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1、 一、 石油的组成及其物理性质 （一）石油的组成 （二）石油的物理性质 二、天然气的组成及物理性质 （一）天然气的组成和分类 （二）天然气的物理性质 三、油田水的组成及物性 （一）油田水的化学成分 （二）油田水的物理性质 （三）油田水的产状 （四）油田水的类型 1-4 储层流体的组成及其物性 一、 石油的组成及其物理性质（一）石油的组成 1石油的元素组成 碳（C）、氢（H）占绝对优势。石油中含碳量在8088%，含氢量在10 14,碳、氢含量的总和大于95，石油的碳氢比（CH）介于5.98.5之间。 碳、氢两元素在石油中组成各种复杂的碳氢化合物，即烃类存在，它是石油组成 的总体。 氧（O）、氮（
2、N）、硫（S）等元素，一般它们总量不超过l，个别油田可 达57，这些元素在石油中多构成非烃有机化合物。它们含量虽少，但对石 油质量有一定影响，如石油中含硫则具有腐蚀性，且降低石油的品质。 30余种微量元素。但含量较少。其中以钒（V）、镍（Ni）为主，约占微量元 素的5070。 2石油的烃类组成 从有机化学角度来讲，凡是仅由碳、氢两个元素组成的化合物，称为碳氢化合 物，简称“烃”。石油主要是由三种烃类组成：即烷族烃、环烷族烃和芳香族烃 。 3石油的组分组成 根据石油中不同的物质对某些介质有不同的吸附性和溶解性，将石油分为四种 组分：（1）油质：石油的主要组成部分，含油量约为65一100% 。（2
3、）胶质： 在轻质石油中胶质含量一般不超过45，而在重质石油中胶质含量可达20 ，石油呈褐色或黑褐色的原因之一，就是因为胶质存在。 （3）沥青质：沥青质 是暗褐色或黑色的脆性固体物，沥青质的组成元素与胶质基本相同。密度大于 1.00，在石油中沥青质含量很少，一般小于1，别情况可达3.03.5。 （4 ）碳质：碳质是黑色固体物质，石油中一般不含或极少含碳质。 （二）石油的物理性质 1地面条件下石油的物理性质 （1）颜色：石油的颜色变化范围很广，从暗色到浅色都有。 （2）气味：石油通常都有明显的气味。 （3）相对密度：液体石油的相对密度是指在0101MPa的压力条件下，20的石 油的重量与同体积的4
4、纯水重量之比，用s表示。 （4）粘度：石油的粘度是指原油分子问发生相对位移时，所受到的阻力或内摩擦 力。石油粘度的大小，取决于温度、压力和石油的化学成分。 （5）溶解性：石油的溶解性是指石油能溶解于多种有机溶剂，如氯仿、苯、石油 醚、四氯化碳以及酒精等的性质。 （6）导电性：石油的导电性是指石油的导电能力。 （7）荧光性：石油在紫外线照射下，可产生荧光的性质称为石油的荧光性。 （8）含蜡量：石油中以溶解状态和悬浮状态存在的石蜡占石油重量的百分数称为 石油的含蜡量。 （9）凝固点：由于温度下降，石油由液态开始凝固为固态时的温度，称为石油的 凝固点。 一、 石油的组成及其物理性质2地层条件下石油的
5、物理性质石油储集在地下储油岩层内，油层的压力和温度都比地面高得多，并 且油层中的石油又总是溶解一定数量的天然气，因而地下石油与地面条 件下石油的物理性质大不相同。在计算油田储量和合理开发油田时，必 须掌握地层条件下的石油物理性质。 （1）相对密度和粘度：在地层条件下，石油的相对密度与石油中溶解 的天然气量、地层压力和温度有关。 （2）原始气油比：在原始地层条件下，每一吨石油中能溶解的天然气量 （m3）称为原始气油比。原始气油比的大小取决于天然气和石油的成分 、温度和压力条件。 （3）饱和压力：把从石油中分离第一个气泡时的压力称为石油的饱和压 力。对于有气顶的油藏来说，饱和压力等于原始地层压力；
6、而单相状态 的石油，未被气体所饱和，地层压力要降得很多，才能出现气相。饱和 压力是油田开发的基本数据之一。饱和压力的大小与石油及天然气的性 质和数量有关。 （4）体积系数(Boi)：地层条件下石油的体积与其在标准状况下地面脱气 后石油体积之比值，称为石油的体积系数。用下式表示： Boi =V地下/V地面一、 石油的组成及其物理性质 在石油地质学中所指的天然气是指与石油有相似产状的通常以烃类为主的气 体，即指油田气、气田气、凝析气和煤成气等。 （一）天然气的组成和分类 天然气是各种气体的混合物，其主要成分是各种碳氢化合物，其中甲烷（CH4 ）占绝对多数（80），次为乙烷（C2H6）、丙烷（C3H
7、8）、丁烷（C4H10）及 其它重质气态烃，它们是天然气的主要可燃成分。除上述烃类气体外，天然气中 还含有少量二氧化碳（C02）、氮气（N2）、氧气（O2）、氢气（H2）、硫化氢（ H2S）、一氧化碳（CO）等气体和极少量氦（He）、氩（Ar）等惰性气体，这些 不可燃烧成分，影响天然气的热值。 1根据重烃含量分类 （1）干气：天然气的化学组成以甲烷为主，乙烷与乙烷以上的重烃很少或没有。 它可到自地下干气藏，也可由煤田气、沼泽气聚集而成。干气可形成纯气田。 （2）湿气：天然气的化学组成仍以甲烷为主，乙烷与乙烷以上的重烃可达10左 右它的出现可以标志地下深部有油藏存在。 2根据矿藏分类 （1）气田
8、气：天然气中主要含甲烷，约占8098，重烃气体很少，约占05 ，不含戊烷或戊烷以上的重烃或含量甚微。 （2）油田气：天然气中主要成分除含甲烷外，乙烷或乙烷以上的重烃较多，在5 10以上，和石油共生，又称为石油气。 （3）凝析气：天然气中除含有大量甲烷外，戊烷或戊炼以上的烃类含量也较高， 含有汽油和煤油组分。 （4）煤成气：天然气中除含有大量甲烷外，重烃气体含量很少，但有较多的二氧 化碳气。 二、天然气的组成及物理性质 （二）天然气的物理性质 1相对密度： 天然气的相对密度是指在标准状态下，温度为0，压力 为0.101MPa，单位体积天然气重量与同体积空气重量之比。天然气的相 对密度一般在061
9、0之间，比空气轻。 一般天然气液化后，体积缩小1000倍，故在天然气和石油产量、储量 中，常采用1000m3天然气相当1m3石油，其利用价值也大致相当。 2粘度：天然气的粘度是指天然气在流动时，分子间所产生的内摩擦力 。 3溶解度：任何气体均可不同程度地溶解于液体中。在一定压力下，单 位体积的石油所溶解的天然气量，称为该气体在石油中的溶解度。 4压缩系数：在相同温度、压力下，1g分子真实气体天然气的体积与理 想气体的体积之比，称为天然气的压缩系数。 5体积系数：在标准状态下，1m3天然气在地层条件下所占的体积，称 为天然气的体积系数。 6临界温度、临界压力 每种气体都有一个特有的温度，在此温度
10、以上，无论加多大压力，都 不能使气体液化，这个温度称为临界温度。而与其相应的压力，称为临 界压力。 二、天然气的组成及物理性质 发育在油田范围内的地下水称为油田水。在油、气田开发阶段，油田 水的动态和成分对判断井下情况，分析井间关系，进而合理利用天然驱 动能量，都是必不可少的。 （一）油田水的化学成分 1油田水的离子元素油田水的化学成分非常复杂，所含的离子元素种类也很多，其中最常见 的离子为： 阳离子： Na+，K+，Ca+，Mg+； 阴离子：Cl，SO42，HCO3，CO32 2油田水的总矿化度 所谓水的总矿化度，即水中各种离子、分子和化合物的总含量（单位 可用mg/L）。 地表的河水和湖水
11、大都是淡水。它们的矿化度、在多数情况下都很 低，一般为几百毫克升。海水的总矿化度比较高，可达35000mg/L。与 油、气有关的水，一般地说，都以具有高矿化度为特征，这是由于油田 水埋藏地壳深处，长期处于停滞状态，缺乏循环交替所致。 三、油田水的组成及物性 （二）油田水的物理性质 油田水因溶有各种物质，其物理性质同纯水有些不同，油田水 的主要物理性质如下所述。 1密度 油田水由于溶解盐类比较多，所以矿化度也较高，密度变化较大 ，一般均大于1。 2粘度 油田水因含有盐分，粘度比纯水高，一般都大于1mPas。 3颜色和透明度 油田水一般不透明，而呈混浊状，并常带有颜色。 4嗅味和味道 当油田水混人
12、少量石油时，往往具有石油或煤油味；含硫化氢 时，常有一股刺鼻的臭鸡蛋味；溶有岩盐的油田水为咸味；溶有 泻利盐的油田水为苦味。 三、油田水的组成及物性 （三）油田水的产状 油田水的产状可根据油田水与油、气分布的相对位置，分为底水、边水 和夹层水。 1底水 底水是从油、气层底部托着油、气的水。油、水（或气、水）界面仅与 油、气层顶面相交，如图1.4.1所示。 2边水 边水是聚集在油、气层低处（如背斜的翼部），从油、气层边缘部分 包围着油、气的地下水。油、水（或气、水）界面与油、气层的顶、底 面相交，如图1.4.2所示。 1 2 3 1 2 3 图1.4.1 底水驱动 图1.4.2 边水驱动 3夹层
13、水 夹层水是夹在同一油、气层中的较薄而分布面积不大的地下水。 三、油田水的组成及物性 *（四）油田水的类型 油田水化学成分的形成取决于它所处的地质环境。在不同的地质环境中，经过 长时期化学及物理的作用，形成了各种不同成分的油田水。在不同地质环境中形 成的油田水，含有不同类型的盐类。从一些典型盐类组合可以反映油田水形成的 地质环境。按照苏林分类法，将油田水分为四种类型。 1硫酸钠（Na2SO4）水型 这种水型代表着大陆环境，是环境封闭差的反映，不利于油、气的聚集和保存。 2重碳酸钠（NaHCO3）水型 这种水型在油/气田区分布广泛，它的出现一般可做为含油、气良好的标志。 3氯化镁（MgCl2）水型 海水多属氯化镁水型。氯化镁水型多为过渡类型，在封闭环境中要向氯化钙水 型转变。因此，在很多的情况下、氯化镁水型存在于油、气田内部。 4氯化钙（CaCl2）水型 在完全封闭的地质环境中，地下水与地表水完全隔离，不发生水的交替，水的 成分继续发生变化，并出现了新的盐类，从而使氯化镁水型转化为氯化钙水型。 这是最深部的水型，代表地下水所处的地质环境封闭良好，很有利于油、气的聚 集和保存，使含油、气的良好标志。 三、油田水的组成及物性
