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1、,背斜圈闭,第一章 石油、天然气、油田水 的化学组成和物理性质,第一章 石油、天然气、油田水 的化学组成和物理性质一、石油（oil）（一）概念1、可燃有机矿产：,由古代的动物、植物遗体演变而来，属有机成因，又具有燃烧能力，总称为可燃有机矿产包括：石油、天然气、固体沥青、煤类、油页岩、一部分硫等。,储层,2、石油：石油又称原油，是以液态形式存在于地下岩石孔隙、裂缝中的可燃有机矿产。,盆参2井,4440.31m,J1s,粗中砂岩,粒间孔发育,:15.82%（50）,塔河油田油气藏分布特征,奥陶系岩溶逢洞型油气藏,2、石油：石油又称原油，是以液态形式存在于地下岩石孔隙、裂缝中的可燃有机矿产。,（二）
2、石油的组成 1、元素组成：C、H、S、O、N（1）C：84%-87%；H：11%-14%，两元素在石油中一般占9799%；其它元素含量14。,（2）硫、氮、氧（3）几十种微量元素：铁（Fe）、钙（Ca）、镁（Mg）,地球中元素组成，92%:FeOSiMg,地壳中元素组成，98%:OSiAlFeCa NaKMgTiH,（二）石油的组成 2、石油的馏分 石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将原油切割成不同范围（即馏程）的若干部分，每一部分就是一个馏分。,石油的馏分组成（石油炼制，据潘钟祥等，1986）,3、石油化学组分 利用石油中化合物的不同组份对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附的特性，
3、将石油分离成若干部分，每一部分就是一个组份。,常用的有机溶剂：(1)石油醚(petroleun ether:戊烷、己烷)，(2)苯、洒精苯，(3)氯仿（Chloroform/Trichloromethane:三氯甲烷）,原油,沥青质,胶质,油质,石油醚,沉 淀 物,可 溶 物,硅 胶,吸附,（1）油质 溶于石油醚而不被硅胶吸附。,（2）胶质 溶于石油醚而可被硅胶吸附。,（3）沥青质 不溶于石油醚。,沥青质,胶质,油质,饱和烃,芳烃,正构烷烃,异构环烷烃,单环,多环,稠环,O、S、N芳香烃结构化合物,（1）油质 溶于石油醚而不被硅胶吸附。油质基本由烃类组成，主要是饱和烃和一部分低分子芳香烃，浅色
4、，是一般石油的主要组份。,烷烃 又名脂肪族烃，通式为CnH2n+2，属饱和烃。在常温常压下,C1C4的烷烃呈气态；C5C16的直链烷烃呈液态；C17以上的高分子烷烃皆呈固态。正构烷烃或正烷烃；C-C-C-C 异构烷烃或异烷烃。C-C-C-C,C,环烷烃（Cycloalkanes）,含有碳环结构的饱和烃,组成环的碳原子数：,三员环、四员环、五员环、六员环,碳环的数目：,单环烷烃、双环烷烃、三环烷烃多环烷烃,芳香烃（Aromatics）,含有苯环的碳氢化合物,单环芳香烃：,多环芳香烃：,稠环芳香烃：,分子中含有一个苯环,分子中含有两个或两个以上的独立苯环,分子中含有两个或两个以上的相连的苯环,沥青
5、质,胶质,油质,饱和烃,芳烃,正构烷烃,异构环烷烃,单环,多环,稠环,O、S、N芳香烃结构化合物,（2）胶质 溶于石油醚而可被硅胶吸附。胶质为粘稠状的液体或半固体，颜色为浅黄、红褐到黑色。含有杂原子（O、S、N）的芳香烃结构的非烃化合物。轻质石油中胶质5%，重质石油中胶质可达20%以上。,胶质组成,（1）含硫化合物（sulfur compounds）,高硫石油:2%；含硫石油:0.5%-2%；低硫石油:0.5%石油,硫醇类（-SH）,硫醚类（-S-）,噻吩类,（2）含氮化合物（nitrogen compounds）,非碱性含氮化合物：咔唑、卟啉等,碱性含氮化合物：吡啶、喹啉、异喹啉等,卟啉可以
6、用于说明石油的有机成因,（3）含氧化合物（oxygen compounds）,酸性氧化物：环烷酸、脂肪酸（R-COOH）,中性氧化合物：酚、醛（R-CO-H）和酮（R-CO-R）,（3）沥青质 不溶于石油醚。为黑色固体粉末。为含杂原子的高分子化合物，分子量37 0001 000 000，是稠环芳香烃和烷基侧链组成的复杂结构。重质石油中沥青质含量高。,沥青质,胶质,油质,饱和烃,芳烃,正构烷烃,异构环烷烃,单环,多环,稠环,O、S、N芳香烃结构化合物,生物标志化合物(Biomarker)生物标志化合物是指沉积物和石油中来自生物体的原始生化组成，其碳骨架在各种地质作用过程中被保存下来的有机化合物。
7、这类化合物也被称为“分子化石”（molecular fossil）。,在石油中钒、镍等重金属都与卟啉分子中的氮呈络合状态存在，形成钒卟啉和镍卟啉有机金属化合物，其基本结构与叶绿素结构极为相似。,A.金属卟啉化合物:石油有机成因的第一个证据,叶绿素,B.异戊间二烯型烷烃：C C C C C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 2，6，10，14-四甲基十六烷(植烷)C C C C C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 2，6，10，14-四甲基十五烷(姥鲛烷)石油中的类异戊间二烯型烷烃，一般认为是由叶绿素的侧链即植醇演化而来。,叶绿素,C.环烷烃 四
8、-五环的环烷烃结构与生物体中的 四环甾族化合物和五环三萜烯类化合物有明显的相似性，并具有旋光性，是石油有机成因的主要证据之一。,甾烷,（三）石油的物理性质,1.颜色（colour）,黑色、,2.密度（density）,相对密度:20的石油与4同体积水的重量比值,轻质油：d0.87,中等石油（正常石油）：d,重质石油（重油）：0.93,(0.75-1.00),深綠色、,黄褐色、,淡黄色、,无色,绝对密度,2.密度（density）,美国：,欧洲：,3粘度（viscosity）,反映石油流体内摩擦力的参数，动力粘度,单位：PaS或mPa.S（1mPa.s=1厘泊）,正常原油的粘度：50mPa.s,
9、重质油的粘度：50-10000 mPa.s（稠油）,沥青粘度：10000 mPa.s,浅层生物降解与氧化原油变稠,稠油,4荧光性（fluorescence）,在紫外光照射下发光的性质,荧光由多环芳香烃和非烃所发，饱和烃不发光,当偏光通过石油时，使偏光面发生旋转的性质。石油中常有胆甾醇和植物性甾醇的不对称的碳原子结构分子石油有机成因的证据。,5旋光性（rotary polarization）,6石油的溶解性（solubility）,石油难溶于水，易溶于有机溶剂。,常用的有机溶剂：(1)石油醚(petroleun ether:戊烷、己烷)，(2)苯、洒精苯，(3)氯仿（Chloroform/Tri
10、chloromethane:三氯甲烷）,二、天然气（Natural gas）,1、天然气的概念,广义的天然气是指一切自然界天然生成的气体。狭义的天然气与油田或气田有关的可燃气体，其成分以烃类为主。,烃类气体,氮气,CO2等,(1)烃类气体（hydrocarbons）,甲烷（CH4）,重烃气（C2-C4）,湿气：重烃气5%,干气：重烃气5%,(2)非烃气体（nonhydrocarbons）,N2：0.4%-12.5%,CO2：4%-5%,H2S：不含或极微量,惰性气体,2、天然气的成分,3、天然气的性质,1.相对密度,标准状况下，单位体积天然气与同体积空气质量之比,2粘度,0时：0.31 10-
11、3mPa.s:20时:12 10-3mPa.s,与成分、压力、温度有关,三、油田水1、概念 广义的油田水是指油气田内的地下水,包括油层水和非油层水。狭义的油田水是指油气田范围内直接与油气层连通的地下水,即油层水。,2、油田水来源(1)沉积水：系沉积物堆积过程中保存在其中的水。(2)渗入水：来源于大气降雨时渗入到地下空隙，渗透性岩层中的水。(3)转化水：指在沉积成岩作用和烃类生成过程中,粘土转化脱出的层间水，有机质向烃类转化分解出的水。(4)深成水：指岩浆游离出来的初生水(原生水)和变质作用过程的变质水。,3、油田水的化学组成（1）无机组成油田水的无机组成包括大量组成和微量组成。在常规水分析资料中,常用 Na+(包括K+)Ca2+Mg2+Cl SO42-HCO32-（包括CO32-)代表大量无机组成。,（2）有机组成 有机组成:(1)烃类，(2)苯、酚，(3)有机酸。,作业题：沉积盆地概念，用剖面图与平面图简单表示我国某一个沉积盆地。注明：盆地基底、盆地边界与沉积地层,
