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1、第 一 章 油气田地下流体的基本特征,石油的化学组成及物理性质 天然气的化学组成及物理性质 油田水的化学组成及物理性质,石油,油层,盖层,天然气,水,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,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）,二、石油的化合物组成 *,
2、碳和氢组成的碳氢化合物高达420多种,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C1C45，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,异戊二烯烃同系列立体化学结构图,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,3.芳香烃（含苯环结构的不饱和烃）,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-S
3、H（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,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,叶绿素（A）与原油中的卟啉（B）、植烷（Ph）、姥鲛烷（Pr）结构比较图,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, 找油标志,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。,表示流体流
4、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： 1 Pa.s=1000mpas,3.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,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,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,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,7.导电性（非导体） 电阻率：1091016m 油田水:
5、0.020.1m 沉积岩：110m,用电阻率测井判断油层的基础。,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；,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）,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,气藏气：圈闭中天然气的单独聚集。 CH4含量高、C2+少干气，也
6、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%。,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,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。,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；,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
7、；,分散型,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,C H O S N 微量元素 6580% 1220%,二、天然气的化学组成 *,1.元素组成,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,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；,指在标准状况下，单位体积天
8、然气与同体积空气的质量之比。 0.56-0.90；,三、天然气的物理性质 *,1.相对密度,2.粘度 n10-2 10-2 mPas； P、T、 分子量、非烃气含量,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,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,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
9、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0.5-0.0002mm，缝宽0.25-0.0001mm。 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。,一、油田水的
10、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。,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,无机组成 常量组分 微量组分 碘、溴、硼、铵、锶、钡 有机组成 烃类C1C4气态烃、液态烃、苯系化合物 酚邻
11、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、He,Na+、K+、Ca2+、Mg2+,油田水矿化度,三、油田水的矿化度*,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,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
12、）/SO4 1 油田水（高矿化度） 地表淡水（低矿化度）,Na2SO4型： 0 （Na-Cl）/SO4 1 地表淡水,五、油田水的分类*,苏联水文学家苏林分类：,本章重点讲述了油气水的基本概念、化学组成及物理性质主要内容包括： 石油、天然气、油田水的概念 石油的化学组成及物理性质 元素组成、化合物组成、物理性质及其影响因素； 天然气的化学组成及物理性质 产出类型、元素组成及化合物组成、物理性质及其影响因素； 油田水的化学组成及物理性质 元素组成、化合物组成、物理性质及其影响因素；,小 结,一、主要基本概念 石油、天然气、油田水、石油的荧光性、石油的旋光性 (饱和)蒸气压力、临界温度、临界压力 二、主要问答题 1、简述石油、天然气的元素组成、化合物组成。 2、简述石油的物理性质及其影响因素。 3、简述天然气的分类。 4、简述油田水的来源及产出状态。 5、简述油田水的化学组成。 6、简述油田水的苏林分类。,第一章 复习思考题,
