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1、Petroleum Geology实习及实验指导书说 明 本实习指导书是在武汉、成都两院校历年实习讲义基础上，由陈荣书、李世章、何生负责编写，最后由陈荣书负责定稿。 编写本指导书的主要目的是密切联系理论教学，加强编图、作图、分析资料能力的培养，使理论与实践密切相结合，提高学生分析和解决石油地质问题的能力。除第七章油气运移和第九章含油盆地、油气聚集带和油气田外，其它各章都有相应的实习。全部实习约需2024学时，学时分配大致如下：实习一，23学时；实习二，2学时；实习三，23学时；实习四，2学时；实习五，23学时；实习六，2学时；实习七，23学时；实习八，68学时。各校可根据自己的条件，选用其中的
2、一部或大部。实验一 原油宏观特征的观察和测定一 实 验 目 的 通过肉眼观察和简易买验，了解：(1)原油的基本物理性质及组份组成；(2)各种物理性质的某些外在联系及有关参数在原油简易评价中的作用；(3)各种物理参数对于查明原油的生成、运移、演化等方向所具有的参考价值。二、实验内容和方法 (一)肉眼观察原油的颜色、萤光性、溶解性 要求每位同学细致地观察我国不同地区的35个原油样品，并作简易记录(表1) 1.颜色 原油颜色的深浅取决于胶质沥青质的含量。一般胶质沥青质含量愈高，颜色愈深。 观察原油颜色，一般观察在透射光照射下的颜色，即将样品朝光源方向，观察试管中对着眼睛一侧的颜色。若原油色深，透明度
3、差，可摇动原油样品，观察留在试管壁上原油薄膜的颜色。 一般不观察反射光下的颜色，即向着光源一侧试管壁的颜色。因为反射光颜色常有萤光颜色干扰。 2荧光性 原油中饱和烃不发荧光，不饱和烃及其衍生物才发荧光。低分子量轻芳烃呈天蓝色，随着分子量加大荧光色调加深，胶质一般呈浅黄褐色，沥青质一般呈褐到棕褐色 取上述原油一小滴，分别置于（1）号试管中，加入4ml氯仿，摇动试管；待完全溶解后，倒1/2于（2）号试管中，在其中再加2ml氯仿摇匀；将（2）号试管中的溶剂，倒1/2于（3）号试管中，再加2ml氯仿并摇匀，比较（1）、（2）、（3）号试管的荧光强度。 3溶解性 石油主要是以烃类为主的有机化合物的混合物
4、，难溶于水，但可溶于许多有机溶剂中。 取12支试管，分别装入2ml的氯仿（CHCl3）或四氯化碳（CCl4）、苯（C6H6）、甲醇（CH3OH）和水（H2O），于各试管中分别加入一滴原油，摇匀后，观察比较溶剂颜色深浅及其荧光性。表1 原油肉眼观察记录表观察项目原油样品颜色(在透射光下)荧光性溶解性号试管CHCl3号试管号试管号试管苯号试管号试管号试管甲醇号试管号试管号试管水号试管号试管 (二)原油理化性质测定 原油物理化学性质的测定可为原油的工业品质评价和地质研究提供基本参数。常规分析项目有馏程、比重、粘度、闪点、凝固点、含硫量、含砂量、含蜡量及含水量等 1馏程试验原油是以碳氢化合物为主的有机
5、化合物的混合物，每一种化合物均具有一定的沸点和凝点。馏分表示在一定的温度间隔下、蒸馏出的不同沸点范围的原油组分，故每一种馏分都有自己一定的化学成分和物理性质。每一馏分在石油中存在的数量，对石油总的理化性质有很大影响。 试验时称50g油样，倒入恩式蒸馏烧瓶中，将烧瓶均匀加温，记下馏出第一滴时的温度(初馏点)及温度为150，170、210、230，250、270，300时馏出的体积，根据这些馏分数量的相对多少可大致了解原油性质。 计算公式： Vn：为每一馏分含量(体积百分数)； Vc：为每一馏分馏出量(m1)； Wo：油样量(g)； D420：为20时油样比重。 2比重测定 原油在20时的重量与同
6、体积4时的纯水重量之比，称为原油比重，以D420表示之。原油比重常用比重计、比重瓶或韦氏比重天平法测定。 韦氏比重天平装置如图12所示。测定时，先将天平调整平衡后，将浮子挂于小钩上并沉入量筒待测的原油中。此时，天平将失去平衡，再在平衡梁刻度上依次由最大到最小加上砝码，直到平衡。砝码所在刻度的读数即为“视比重”(d4t)。同时，记下温度，用下式换算：D420=d4t+(t20) D420：标准温度下的比重； d4t：在试验温度下读数(视比重)； ：为比重的温度补正数(可查表)；t：为试验温度()。 3原油粘度测定 粘度是表示原油流动性能的重要参数。度量粘度的参数因测定的装置和计量单位的差别，分别
7、称为：绝对粘度或动力粘度，单位为Pas(帕斯卡秒)、运动粘度单位为m2s(二次方米每秒)和思氏粘度(或相对粘度)。 恩氏粘度的测定是在一定温度(t)下，使200 m1的待测原油通过标准孔，测其流出时间；再以此时间与同体积蒸馏水在20时流出的时间(称为水值，常为51s)做成比值即得，以Et20表示之。由恩氏粘度查表可得相应的运动粘度。运动粘度乘以该温度时原油的比重，即为动力粘度。 运动粘度测定的仪器，如图13所示。它是一组毛细管粘度计的一支。每支仪器必须有粘度计常数。毛细管粘度计各支扩张部分的内径不同，供试验不同粘度的原油时选用。测定时，当A管中油样液面向下流动至a刻线处开始记时。当液面流至b刻
8、线时停止记时。在温度t时运动粘度Ut(厘沱)按下式计算：Ut=ctt c：粘度计常数10-6m2； tt：油样平均流动时间s。 4原油组分分析原油的组分，通常指的是饱和烃、芳烃，非烃和沥青质。根据物质分子结构的不同，被吸附的强弱也不同，相应脱附快慢也不一致。目前采用的柱色层法就是根据原油不同组分的这一特性(选择性溶解和选择性吸附)。利用硅胶、氧化铝怍吸附剂，而用与上述组分相似性质的溶剂作冲洗剂，冲洗色谱柱、而将不同组分分离开来。 试验时，原油事先经馏程切割过。用正庚烷脱去沥青质(沉淀出来)。将滤液通过漏斗倒入色谱柱中(见图实14)，用正庚烷或正己烷淋洗脱附饱和烃，收集冲洗液，经蒸馏则可得出含量
9、。再用苯淋洗脱附芳烃，收集冲洗液经蒸馏得其含量。由于吸附能力极强，以致部份极性物质(即含氧氮硫的非烃化合物)不易完全脱附而残留在色谱柱上，由差减法即可算出非烃含量。需要指出的是若定量分析时，一切仪器用品均应事先洗净，严格称重。 色层分离法是石油有关分析中常用重要分析方法，其基本原理均是利用石油，天然气中不同化合物由于分子结构不同其吸附和脱附能力也不相同的特征，根据所使用吸附剂(固定相)、脱附剂和鉴定分离物(流动相)方法不同，若流动相为气体称气相色谱，若流动相是液体称为液相色谱，若按固定相性质分，如前所述玻璃管中装入吸附剂称柱色谱，用滤纸作固定相叫纸层析等。分类尚多，不作赘述。三、仪 器 用 品
10、 1仪器 萤光灯、馏程测定仪、韦氏比重天平、恩氏粘度计。 2用品 试管、烧杯(50250ml)、漏斗、滤纸、停表。 3试剂药品 氯仿、四氯化碳、二硫化碳、石油醚，甲醇、苯、正庚烷(正己烷)、氧化铝、硅胶，盐酸。 4文具纸张(自备)四、作 业 要 求 1根据实习讲义填写观察内容，比较三种原油优劣。 2据实验观察和讲课内容，小结原油的物理性质和化学性质的关系。实验二 石油沥青矿物和含油岩石的鉴定一、实验目的及要求 在油气田的调查和勘探过程中，十分重视地面或井下油气显示的确定。其中尤以井下含油岩石的鉴定，对确定可能的含油气层位预测油气藏可能存在的位置，都有重要意义。必须及时准确地断定、记录和上报。
11、本次实验包括石油沥青矿物(油矿物)和含油岩石的鉴定两部分。二、石油沥青矿物的鉴定石油沥青矿物是指石油在热力，氧化和细菌的生物化学作用下，次生变化的产物。由于石油的原始组成不同，次生变化的方向和产物也不甚相同。表1 石油的次生变化主要的方向及产物表2 石油沥青矿物的元素组成简表名称元素组成（重量%）C/H重量比备注CHNOS石油850（平均值）14.0（平均值）1.0平均值6.1*软沥青为氧化程度较低的地沥表，其含H量在石油和地沥青之间，为半固态的石油初期重要作用的产物地蜡8486131505.06.0恩巴区贫胶地蜡8.085.810.111.50.20.80.68.50.92.07.38.0软
12、沥青*70.590.08.313.0微量2.40.2516.70.3610.2地沥青81.739.848.43平均值8.3平均值石沥青硬沥青83.199.237.589.0脆沥青83.147.489.3811.1碳质沥青黑沥青85.409.255.359.2焦性沥青88.75.995.3114.8碳沥青8090353524.967.7次石墨97.240.642.12159.4 其中软沥青，地沥青，石沥青和地蜡为石油演化的早、中期产物；而碳质沥青以上为变质作用产物，它们与石油之间的实际联系已不明显。因此，本次实习主要作与石油关系较为密切的石油沥青矿物的识别和初步鉴定工作。 主要石油沥青矿物的化学
13、成分和物理性质如表2和表3所示 本次实验将做地蜡、软沥青、地沥青、脆沥青、黑沥青、次石墨等六种石油矿物的物理性质的观察、实验和鉴定。对比上述六种油矿物（或准油矿物）的物理性质（观察和实验项目见表3）。表3 主要石油沥青矿物物理特性简表名称成因颜色断口硬度熔点溶解性可燃性光泽产状比重地蜡物理分异产物浅黄暗棕粒状粗糙13060易溶于所有有机溶剂有明亮的火焰油脂光泽层状或脉状充填于岩层的裂隙中0.90.94软沥青风化作用产物黑色粗糙土状100溶于全部有机溶剂易燃，有明显带黑烟火焰暗淡明光脉状和丘状0.91.09硬沥青风化作用产物黑色贝壳状0.53100175在苯，CS2CHCl3中几乎能完全溶解，在石油醚中能溶60%易燃，有明显带黑烟火争明亮脉状和层状1.0061.35脆沥青风化作用产物褐黑黑贝壳状2175320在CS2、CHCl3溶解性较好，在石油醚、酒精中溶解性较差熔化时有分解现象，火焰弱明亮脉状1.151.18黑沥青变质作用产物黑贝壳状22.
