第1章油气田地下流体的基本特征油气田开发地质学中国石油大学华东

石油油层盖层天然气水目前一页\总数三十七页\编于五点碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）84-87%11-14%1-4%第一节石油一、石油的元素组成***（常见30多种）储存在于地下岩石空隙（孔、洞、缝）中的、天然生成的、以液态烃为主要化学组分的可燃有机矿产。*****石油？1、主要元素组成烃类组成化合物，富集于胶质、沥青组分中目前二页\总数三十七页\编于五点——诸如Fe、Ca、Mg、Si、Al、V、Ni等，其中V、Ni研究较清楚一、石油的元素组成***2、微量元素（30余种）目前三页\总数三十七页\编于五点二、石油的化合物组成

***

碳和氢组成的碳氢化合物高达420多种目前四页\总数三十七页\编于五点1.烷烃（C原子单键相连呈链式）（一）石油中的烃类化合物（按结构分）正构烷烃——C1~C45，≤C35

占原油体积5-25%，轻质油中含量高异构烷烃——异戊间二烯型，≤C10为主C叶绿素的侧链—植醇→生物成因标志目前五页\总数三十七页\编于五点异戊二烯烃同系列立体化学结构图目前六页\总数三十七页\编于五点2.环烷烃（C原子以单链相连呈闭合环状）→含碳环结构→单环、双环、三环及多环石油中多为五员环或六员环——环戊烷、环己烷及其同系物多环中以四环甾烷和五环萜烷较为重要——旋光性→生物成因标志（一）石油中的烃类化合物目前七页\总数三十七页\编于五点3.芳香烃（含苯环结构的不饱和烃）单环多环稠环目前八页\总数三十七页\编于五点1.含硫化合物——万分之几至百分之几

存在形式：

元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物等如CH3-SH（甲基硫醇）（二）石油中的非烃类化合物除C、H外，还含有S、N、O评价石油质量的指标

目前九页\总数三十七页\编于五点2.含氮化合物——万分之几至千分之几

动物的血红素和植物的叶绿素

（二）石油中的非烃类化合物研究石油成因目前十页\总数三十七页\编于五点叶绿素（A）与原油中的卟啉（B）、植烷（Ph）、姥鲛烷（Pr）结构比较图（二）石油中的非烃类化合物目前十一页\总数三十七页\编于五点环烷酸分布普遍，在水中溶解度小；环烷酸易形成各种盐类，碱金属的环烷酸盐易容于水3.含氧化合物——万分之几至千分之几——环烷酸、脂肪酸、酚、酮（二）石油中的非烃类化合物↓找油标志目前十二页\总数三十七页\编于五点三、石油的物理性质***

1.颜色（胶质+沥青质含量有关）无色（四川黄瓜山、大港油田）、黄色、绿色、浅红色、褐色、黑色。芳烃＋非烃含量高，颜色深；反之，颜色浅。密度：单位体积的质量：g/cm3或t/m3;

相对密度（比重）：d420：1atm下20℃脱气原油与4

℃同体积纯水的重量比。0.75~0.98之间。＞0.934重质石油；＜0.934轻质石油相对密度大小取决于化学组成，T、P、溶解气量等；2.相对密度目前十三页\总数三十七页\编于五点表示流体流动的难易程度，粘度越大，越不易流动

CGs制：10泊=1000厘泊等价于

SI制：1Pa.s=1000mpa·s3.粘度化学组成:分子小、烷烃及环烷烃↑，粘度↓T↑、粘度↓；P↑，粘度↑；溶解气含量↑粘度↓三、石油的物理性质目前十四页\总数三十七页\编于五点4.溶解性难溶于水、易溶于有机溶剂、石油和天然气互溶三、石油的物理性质目前十五页\总数三十七页\编于五点5.荧光性原油在紫外光照射下，产生荧光的特性；不饱和烃及其衍生物产生（饱和烃不发光）不饱和烃的浓度及分子量↑，荧光色加深三、石油的物理性质目前十六页\总数三十七页\编于五点6.旋光性当偏光通过石油时，使偏光面旋转一定角度的特性。右旋，旋光面的角度为1度左右三、石油的物理性质不对称分子结构有关★石油具有旋光性的原因：源于生物体的某些有机化合物分子结构不对称，例：石油中的含N化合物及甾烷、萜烷等生物标志化合物。——石油有机成因的有力证据。目前十七页\总数三十七页\编于五点7.导电性（非导体）电阻率：109~1016Ω·m

油田水:0.02~0.1Ω·m

沉积岩：1~10Ω·m用电阻率测井判断油层的基础。三、石油的物理性质低凝固点的原油为优质原油8.凝固点石油冷却，失去流动性时的温度；目前十八页\总数三十七页\编于五点狭义：在地下岩层中存在的，以烃类为主的气体。或指与油田和气田有关的可燃气体，成份以气态烃为主，多与生物成因有关。*****第二节天然气天然气？广义：自然界中一切天然生成的气体（包括大气、地表沉积物中气、沉积岩中气、海洋中溶解气、岩浆岩中气、变质岩中气、地幔气、宇宙气等）目前十九页\总数三十七页\编于五点一、分类****

存在的相态：游离态、溶解态、吸附态、固态气水合物分布特征：聚集型、分散型与石油产出的关系：伴生气、非伴生气目前二十页\总数三十七页\编于五点①气藏气：圈闭中天然气的单独聚集。

CH4含量高、C2+少——干气，也可能为非烃气绝大多数气藏气是以气态烃为主；含烃量超过80%的气藏约占气藏总数的85%以上；氮气为主的气藏不到10%；以二氧化碳或硫化氢等酸性气体为主的气藏低于1%。目前二十一页\总数三十七页\编于五点

②气顶气：指与石油共存于油气藏中，呈游离态存在的天然气。

C2+高＞5%——湿气③凝析气：在地下，当温度、压力超过临界条件时，液态烃逆蒸发而形成。含一定量凝析油。目前二十二页\总数三十七页\编于五点

⑥固态气水合物（冰冻甲烷，水化甲烷）在高压、低温条件下，甲烷等气体冻结在水分子的扩大晶格中。——液态水、温度低、压力大→主要发现于冻土层、极地、深海沉积物中；④煤层气（矿井瓦斯）煤层中所含吸附或游离状态的天然气。与煤系有关的气体；CH4为主，含N2、Co2、H2s及氨；分散型⑤溶解气：地层条件下，溶于石油或水的天然气。油溶气：油藏中溶解的天然气，

C2+高，可达40%，水溶气目前二十三页\总数三十七页\编于五点CHOSN微量元素65~80%12~20%二、天然气的化学组成***1.元素组成烃类——CH4为主，数量不等的C2+、

C2~C4为主；非烃类——Co2、N2、H2s；2.化合物组成

冀中坳陷赵兰庄构造Ek-Es4：高压硫化氢气藏，硫化氢92%；

——与地层中含石膏有关济阳坳陷平方王油气田下第三系天然气：二氧化碳63-66%；

——与玄武岩与石灰岩接触的加热分解有关目前二十四页\总数三十七页\编于五点目前二十五页\总数三十七页\编于五点

普光气田——迄今为止我国规模最大、丰度最高的特大型整装海相气田到2008年预计探明储量将达到5000亿立方米至5500亿立方米，年产能将达到120亿立方米净化气。干气、硫化氢含量高；

目前二十六页\总数三十七页\编于五点指在标准状况下，单位体积天然气与同体积空气的质量之比。

；三、天然气的物理性质***1.相对密度2.粘度

n×10-2~10-2

mPa·s；P、T、分子量、非烃气含量3.溶解性——易溶于石油难溶于水CH4——0.3m3/m3油0.033m3/m3水

水中溶解性——T、气体组分有关

油中溶解性——压力、天然气组成、石油性质目前二十七页\总数三十七页\编于五点4.蒸汽压力将气体液化时所需施加的压力；温度——T↑，P↑（相同M）；分子量—M↓，P↑（相同T）；5.临界温度和临界压力临界温度：气相物质能维持液相的最高温度临界压力：在临界温度时，气态物质液化所需最低压力目前二十八页\总数三十七页\编于五点第三节油田水油田水？****广义：指含油气区域内与油气藏有密切联系的地下水，包括油层水和非油层狭义：直接与油层连通的地下水。指油层水目前二十九页\总数三十七页\编于五点一、油田水的赋存状态及来源依据岩石中的蕴藏状态：超毛细管水（自由水）：管形孔隙直径>0.5mm，裂缝宽度>0.25mm。

蕴藏在储集层的超毛细管孔隙中，在重力的作用下可以自由移动和传递静水压力。毛细管水：管形孔直径，缝宽。蕴藏在储集层的毛细管孔隙中，当作用于水的外力超过孔隙毛细管力时，水可以流动。微毛细管孔隙（束缚水、吸附水、结合水）：管形孔直径<0.0002mm，缝宽<0.0001mm。

存在于岩石颗粒表面，呈薄膜状被吸附，吸附水层只有几个分子厚，但吸附力极大，可达10000Kg/Cm2。水难以自由运动。气态水：充满于被水饱和的岩石空隙中，通过蒸发和凝结作用，与液态水相互转化，对岩石中的水分配有一定的影响。目前三十页\总数三十七页\编于五点一、油田水的赋存状态及来源油田水主要有四种来源：沉积水：

沉积物堆积的过程中保存在其中的水。渗入水：大气降雨时渗入地下空隙和渗透性岩层中的水。深成水：内生水来源于上地幔及地壳深部、由岩浆游离出来的初生水和变质作用过程中的变质水。转化水：

沉积成岩和烃类形成的过程中，粘土矿物转化脱出的层间水及有机质向烃类转化时分解出的水。油田水实际是各种来源的水不同比例的混合，经过一系列复杂的物理化学作用，与油气相伴生的油层水。目前三十一页\总数三十七页\编于五点油田水与油气藏的关系《背斜型型油气藏中的油田水》《尖灭型油气藏中的油田水》目前三十二页\总数三十七页\编于五点无机组成

常量组分

微量组分碘、溴、硼、铵、锶、钡

有机组成烃类——C1—C4气态烃、液态烃、苯系化合物酚———邻甲酚、甲酚有机酸—环烷酸、脂肪酸、氨基酸气体成分

溶解了许多烃类气体和非烃类气体二、油田水的化学组成**几种离子C1-、SO42-、CO32-、HCO3-几十种元素H2S、CO2、N2、HeNa+、K+、Ca2+、Mg2+目前三十三页\总数三十七页\编于五点油田水矿化度三、油田水的矿化度**目前三十四页\总数三十七页\编于五点1.颜色：一般带有颜色、透明度差2.相对密度：>1（由于含盐类）3.粘度：比纯水高，矿化度↑

、温度↓；4.导电性：导电，矿化度及T↑；四、油田水的物理性质目前三十五页\总数三十七页\编于五点天然水成因图解

CaCl2型：（Cl-Na）/Mg＞1深成水、油田水

MgCl2型：＜0（Cl-Na）/Mg＜1海水、盐湖水

NaHCO3型：（Na-Cl）/SO4＞1油田水（高矿化度）地表淡水（低矿化度）

Na2SO4型：