石油地质学复习资料

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第一章 油气水的组成和性质 一、石油的概念

★ 石油（Petroleum）：以液态形式存在于地下岩石孔隙中、由多种碳氢化合物和少量杂质组成的可燃有机矿产。

★二、石油的族分和组分（Composition of Petroleum）

根据石油对吸附剂和有机溶剂选择性吸附和溶解的性能：分为饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质等四种族分；油质、胶质、沥青质三种组分。 三、化学组成

(一)石油的元素组成

★海相石油与陆相石油V、Ni含量及V/Ni比的差别 ①海相石油：V、Ni含量高，V/Ni>1； ②陆相石油：V、Ni含量低，V/Ni<1。 (二)烃类组成

(1)烷烃-正构烷烃

★ 正烷烃分布曲线特征：

①海相石油低碳数（≤C21）正构烷烃多，陆相石油高碳数（>C22）正构烷烃多；

②有机质演化程度高的石油，低碳数正构烷烃多，有机质演化程度低的石油，高碳数正构烷烃多；

③生物降解程度越高，正构烷烃越少，受微生物强烈降解的原油，正构烷烃常被选择性降解，一般含量较低，低碳数的更少。 (2)烷烃-异构烷烃

最重要的异构烷烃：异戊间二烯型烷烃（植烷、姥鲛烷）是重要的生物标志化合物。用来研究石油的成因，进行油源对比等。 (3)环烷烃

环烷烃的相对密度、熔点和沸点都比碳原子数相同的烷烃高，但相对密度仍小于1。 (三)石油的非烃组成 （含有O、S、N等元素的化合物） 1.含硫化合物 2.含氮化合物

★ 动物血红素和植物叶绿素都属卟啉类化合物。金属卟啉化合物最为重要，是石油有机成因证据之一。 3.含氧化合物

以环烷酸最为重要。环烷酸很容易生成各种盐类，其中碱金属盐能很好地溶解于水中， 在与石油接触的地下水中，常含这种环烷酸盐，可以作为找油的标志。 4.沥青质

（三）馏份组成（Fractions）

根据各馏分沸点不同，可以分为轻馏分、中馏分和重馏分。 四、石油的物理性质 1、颜色

无色-黑色。与组成有关。胶质-沥青质含量越高颜色越深，烃类含量越高颜色越浅。 2、密度和相对密度（Gravity） 相对密度：指标准条件下（20℃）原油密度与4℃下纯水密度之比值。原油的密度在20℃以下，一般介于0.75-1.0之间。

相对密度>0.92g/cm3，重质原油；相对密度<0.92g/cm3，轻质原油。

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影响因素：

①胶质、沥青质含量↑，密度↑； ②高分子含量大，密度↑； ③溶解气含量↑，密度↓。 3、粘度（Viscosity）

通常测定的都是相对粘度，即液体的绝对粘度与同温条件下水的绝对粘度之比。 影响因素：

①化学组成：分子量小的烷烃、环烷烃含量多，粘度低；反之则高； ②温度：T↑、粘度↓；T↓，粘度↑； ③压力：P↑，粘度↑；P↓，粘度↓；

④溶解气量：溶解气量高，则粘度低，反之则高。 4、荧光性（Fluorescence） ①紫外线照射下发荧光；

★②石油中只有不饱和烃及其衍生物具有荧光性，饱和烃则不发光； ③芳香烃：天蓝色；胶质：绿-黄色；沥青质：褐色。 5、旋光性（optical rotation）

大多数石油具有将偏振光的振动面旋转一定角度的能力，这就是石油的旋光性。 石油的旋光性与其含有结构不对称的生物标志化合物，尤其是四环甾烷和五环三萜烷有关，因此，旋光性被认为是石油有机成因的证据之一。

天然原油多为右旋。 6、溶解性（solubility）

烃类在水中的溶解度（甲烷除外）随分子量增大而减小。碳数相同的烃类溶解度比较：烷烃<环烷烃<芳香烃。

第三节 天然气的成分和性质 一、天然气的概念和产状

(一)天然气（Natural gas）的概念

广义：存在于自然界的一切气体；

狭义：与油气田有关的主要成分为烃类的气体。 （二）产状

地壳中的天然气，

★①依其存在的相态可分为游离态、溶解态、吸附态和固态气水合物； ②依其分布特征可分为聚集型和分散型；

③依其与石油产出的关系可分为伴生气和非伴生气。

又可分为气藏气（干气）、气顶气（湿气）、溶解气、凝析气、水溶气和天然气水合物。 其中天然气水合物为由四个水分子和一个天然气分子（主要是甲烷）在冰点附近结合形成的白色固态的结晶物。 二、天然气的化学组成

（1）元素组成：C、H为主，少量N、O、S。 （2）化合物组成：

①烃类：甲烷占绝对优势，并有数量不等的重烃气（C2+）； ②非烃：含有少量的非烃类。 三、天然气的物理性质 1．密度和相对密度

天然气的密度：单位体积天然气体的质量。

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地层温压条件下的天然气密度一般可达150～250kg/m3，远大于地表温压条件下的天然气密度；凝析气的密度最大可达225～450kg/m3。 天然气的相对密度：相同温度、压力下，天然气密度与空气密度的比值。随重烃及CO2、H2S含量的增加，天然气相对密度增大。 2．粘度

天然气的粘度与压力、温度和气体成分等有关。

在接近常压条件下，粘度与压力无关；随温度增加而变大，随分子量增加而减小；而在较高压力下，粘度随压力增高而增大，随温度升高而降低，随分子量增加而增大。此外，随非烃气含量增加，天然气粘度增大。 3．蒸气压力

某一温度下，将气体液化时所需施加的最低压力，称为该气体的饱和蒸气压力。

一般地，蒸气压力随温度升高而增大。在同一温度条件下，碳氢化合物的分子量越小，则其蒸气压力越大。 4．溶解性

天然气能不同程度地溶于石油和水中。天然气和水互溶性差，而与石油具有较强的互溶能力。

天然气在水中的溶解系数很大程度上取决于气体组分、温度、压力及含盐量。 ①天然气重烃增多，原油轻馏分增多，溶解度增大； ②降低温度或增大压力，溶解度增大； ③水的矿化度增大，在水中的溶解度减小；

④地层水被CO2所饱和时，烃气溶解度明显增加。 5．扩散性

在浓度梯度作用下自发地发生的从高浓度区向低浓度区转移以达到浓度平衡的物质传递过程。

与石油相比，天然气的分子体积小，在地下具有很强的扩散性。 第四节 油田水的成分和类型 ★一、油田水的概念及来源 （一）油田水的概念

①广义油田水：油气田区域（含油构造）内的地下水，包括油层水和非油层水。 ②狭义油田水：油田水是指油气田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。 ★（二）油田水（oil field water）的形成

一般认为，油田水的来源主要有4种，即：沉积水、渗入水、深成水、转化水。 二、油田水的化学组成 （一）油田水的无机组成

占绝大部分，基本以离子形式存在。 阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+；

阴离子：Cl- 、SO42- 、HCO3-、CO32-。 （二）油田水的有机组成

油田水中常见的有机组成有烃类、酚和有机酸。 油田水与非油田水的区别：

①油田水中含有气态烃和液态烃，非油田水中只含有少量甲烷；

★②油田水中苯系化合物含量高，甲苯/苯>1，非油田水中苯系化合物含量低，甲苯/苯<1； ③油田水中酚含量较高，非油田水中酚含量低；

④油田水中含环烷酸、脂肪酸、氨基酸等，非油田水中则不含。

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