大学精品课件:01第一章油气藏中流体的化学组成及物理性质0.ppt
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- 大学精品课件:01第一章 油气藏中流体的化学组成及物理性质0 大学 精品 课件 01 第一章 油气藏 流体 化学 组成 物理性质
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1、 石油 天然气 油田水第 一 章 油气藏中流体油气藏中流体储存于地下岩石孔隙和裂缝中的、天然生储存于地下岩石孔隙和裂缝中的、天然生成的、以液态烃为主的可燃性有机矿产。成的、以液态烃为主的可燃性有机矿产。石石油油第一节第一节 石油石油1、石油的元素组成2、石油的化合物组成二、石油的物理性质一、石油的化学组成3、石油的馏分组成4、石油的组分组成碳(碳(C)、氢()、氢(H)、硫()、硫(S)、氮()、氮(N)、氧(、氧(O)84-87%11-14%第一节第一节 石油石油1、石油的元素组成v主要元素:主要元素:96 1-4%石 油 产 地元 素 组 成,CH SNO中 国大庆油田(萨尔图混合油)85
2、.7413.310.110.150.69胜利油田(101混合油)86.2612.200.800.41 胜利油田孤岛地区84.2411.742.200.47 大港油田85.6713.400.120.23 江汉油田(混合油)83.0012.812.090.471.63克拉玛依油田(混合油)86.1313.300.040.250.28前苏联雅雷克苏80.6110.361.05 8.97乌克兰84.6014.000.141.251.25老格罗兹内86.4212.620.32 0.68卡拉一布拉克87.7712.37 0.46美国文图拉(加利福尼亚州)84.0012.70.41.701.20科林加(加利
3、福尼亚州)86.4011.70.60 博芒特(得克萨斯州)85.7011.000.702.61堪萨斯州84.2013.001.600.450.45v微量元素:如微量元素:如FeFe、MgMg、V V、NiNi等等5454种种,常见常见3333种种V/Ni1-V/Ni1-V/Ni1-海相海相布伦特原油:出产于北海的布伦特和尼尼安油田的轻质低硫原油,在期货、场外掉期、远期和即期现货市场上被广泛交易。现全球65%以上的实货原油挂靠布伦特体系定价。布伦特原油的装运港为北海设得兰群岛的索伦佛(Sullom Voe)。主要用户是位于西北欧和美国东海岸的炼油厂。第一节第一节 石油石油1、石油的元素组成第一节
4、第一节 石油石油1、石油的元素组成2、石油的化合物组成二、石油的物理性质一、石油的化学组成3、石油的馏分组成4、石油的组分组成2、石油的化合物组成烃类化合物(烃类化合物(C、H)非烃类化合物(非烃类化合物(C、H、S、N、O)烃烃烷烃烷烃饱和烃饱和烃环烷烃环烷烃芳烃环烷芳烃芳烃环烷芳烃不饱和烃不饱和烃非烃非烃含含N N、含、含S S、含、含O O化合物化合物烷烃烷烃二、石油的化合物组成(1)烃类化合物)烃类化合物(按结构分类)(按结构分类)脂肪烃,脂肪烃,具碳链结构,具碳链结构,CnH2n+2,正构烷烃与异构烷烃。正构烷烃与异构烷烃。v正构烷烃:正构烷烃:CCCC;C1C45,C35v异构烷烃
5、:异构烷烃:CCCCC常温常压下:C1-C4(甲烷-丁烷)-气态C5-C16(戊烷-十六烷)直链烷烃-液态C17-固态烷烃的密度、熔点、沸点均随相对分子质量的增大而增加.名称分子式熔点()沸点()相对密度(液态时)物态通常状态甲 烷CH4-182.6-161.60.424气乙 烷C2H6-182.10-88.60.546气丙 烷C3H8-187.1-42.20.582气丁 烷C4H10-138.0-0.50.579气戊 烷C5H12-129.736.10.6263液已 烷C5H14-95.368.80.6594液庚 烷C7H16-90.398.40.6837液辛 烷C8H18-56.8125.
6、60.7028液壬 烷 C9H20-53.7125.60.7028液癸 烷C10H22-29.7174.00.7179液十一烷C11H24-25.6195.80.7404液十二烷C12H26-9.7216.20.7498液十三烷C13H28-6.0235.50.7568液十四烷C14H305.5251.00.7638液十五烷C15H3210.0268.00.7688液十六烷C16H3418.1280.00.7749液十七烷C17H3622.03030.7767固十八烷C18H3828.03000.7776固十九烷C19H4032330 固二十烷C20H4236 固v正构烷烃:正构烷烃:CCCC
7、;C1C45,C35 不同碳原子数的不同碳原子数的正烷烃相对含量呈一正烷烃相对含量呈一条连续的曲线,称为条连续的曲线,称为正烷烃分布曲线正烷烃分布曲线。碳数5102015253035占原油体积%2.01.51.00.501正烷烃分布曲线主峰碳 A、陆相有机质形成的石油:高碳数(、陆相有机质形成的石油:高碳数(C22)正烷烃多;海相)正烷烃多;海相 (浮游生物菌藻类)形成的石油(浮游生物菌藻类)形成的石油:低碳数:低碳数(C21)正烷烃正烷烃 含量多。含量多。B、年代老、埋深大、有机质演化程度较高的石油:低碳数正烷、年代老、埋深大、有机质演化程度较高的石油:低碳数正烷 烃多。而有机质演化程度较低
8、的石油中,正烷烃碳数偏高。烃多。而有机质演化程度较低的石油中,正烷烃碳数偏高。C、受微生物强烈降解的原油:正烷烃常被选择性降解,一般含、受微生物强烈降解的原油:正烷烃常被选择性降解,一般含 量较低,低碳数的更少。量较低,低碳数的更少。正烷烃分布曲线特征正烷烃分布曲线特征由于同源石油所含异戊间二烯型烷烃的类型和含量比较由于同源石油所含异戊间二烯型烷烃的类型和含量比较相似,因此可作为相似,因此可作为油源对比的标志或油源对比的标志或“指纹指纹”异戊间二烯型烷烃异戊间二烯型烷烃石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物v异构烷烃:异构烷烃:CCCCCPrPh“分子化石”、“地球化学化石”以及“指纹化合物”。
9、来源于生物体,基本保持了原始组分的碳骨架,记载了原始生油母质特殊分子结构信息的有机化合物生物标生物标志化合物志化合物。2,6,10,14-四甲基十六烷(植烷):2,6,10,14-四甲基十五烷(姥鲛烷):2,6,10-三甲基十五烷(降姥鲛烷):2,6,10-三甲基十三烷(异十六烷):2,6,10-三甲基十二烷(法呢烷):沉积相水介质Pr/Ph原油类型咸水深湖相强还原0.20.8植烷优势淡水微咸水深湖相还原0.82.8植烷均势淡水湖沼相弱氧化-弱还原2.84.0姥鲛烷优势姥植比(Pr/Ph)小于1反映还原环境,大于1反映氧化环境;酸性水介质环境有利于姥鲛烷的形成,而偏碱性水介质环境有利于植烷的形
10、成 环烷烃环烷烃(具有碳环结构)(具有碳环结构)石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物CnH2n:单环、双环、三环及多环烷烃单环、双环、三环及多环烷烃石油中多为石油中多为五员环或六员环五员环或六员环环戊烷、环己烷及其同系物环戊烷、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,是重要的生物标志化合物。有明显的旋光性,它们的存在被认为是石油有机成因的标志。芳香烃芳香烃(含苯环结构的不饱和烃)(含苯环结构的不饱和烃)菲菲稠稠环环芳芳香香烃烃:萘萘、蒽蒽、苯苯甲甲烷烷多多环环芳芳香香烃烃:联联苯苯、三三、对对二二甲甲苯苯单单环环芳芳香香烃烃:苯苯、甲甲苯苯石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物石油的
11、低沸点馏分中,芳烃较少,主要为单环芳烃。石油的低沸点馏分中,芳烃较少,主要为单环芳烃。石油的高沸点馏分中,石油的高沸点馏分中,芳烃增多,多环、稠环芳烃主要出现于重馏分中。随着石油成熟度增大,芳烃系芳烃增多,多环、稠环芳烃主要出现于重馏分中。随着石油成熟度增大,芳烃系列向低环方向演化。列向低环方向演化。(1)低一中分子量的非烃类化合物低一中分子量的非烃类化合物 ,油油价价高高含含硫硫量量低低硫硫石石油油之之间间含含硫硫量量含含硫硫石石油油含含硫硫量量高高硫硫石石油油含含量量分分类类%5.0:%25.0:%2:存在形式:存在形式:元素硫、硫化氢、硫醇元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、硫醚、二硫
12、化物等等(2)石油中的非烃类化合物石油中的非烃类化合物评价石油质量的指标评价石油质量的指标一般海相石油含硫量高,陆相石油一般海相石油含硫量高,陆相石油咸水环境含硫量较高咸水环境含硫量较高淡水环境含硫量低淡水环境含硫量低含硫化合物含硫化合物 ;)、(:;:镍镍卟卟啉啉钒钒卟卟啉啉卟卟啉啉及及其其同同系系物物吡吡咯咯、非非碱碱性性吡吡啶啶、喹喹林林及及其其同同系系物物碱碱性性组组成成%25.0:%25.0:含含氮氮量量贫贫氮氮石石油油含含氮氮量量高高氮氮石石油油含含量量分分类类含氮化合物石油中的非烃类化合物石油中的非烃类化合物卟啉卟啉钒卟啉钒卟啉气藏的天然气(可有N2,NO,NO2存在)石油中的氮
13、主要以氮的有机化合物形式存在存在形式:存在形式:植物叶绿素与原油中的卟啉植物叶绿素与原油中的卟啉石油中的非烃类化合物石油中的非烃类化合物研究石油成因研究石油成因动物的血红素和植物的叶绿素也存在卟啉同系物动物的血红素和植物的叶绿素也存在卟啉同系物 环烷酸环烷酸占石油酸的占石油酸的90,易形成各种盐类易形成各种盐类,其中,其中碱金属的碱金属的环烷酸环烷酸盐盐易易溶溶于水、于水、可作为可作为找油标志找油标志(2)高分子量的非烃类化合物高分子量的非烃类化合物(具体结构不清楚)(具体结构不清楚)含氧化合物含氧化合物存在形式:存在形式:环烷酸环烷酸、脂肪酸脂肪酸、酚、醛、酮等、酚、醛、酮等石油酸石油酸(含
14、量较高)(含量较高)石油中的非烃类化合物石油中的非烃类化合物 不溶于石油醚不溶于石油醚溶于苯及氯仿溶于苯及氯仿沥青质沥青质溶于石油醚,可被硅胶溶于石油醚,可被硅胶吸附吸附胶质胶质、:3、石油的每一种化合物都有一定的沸点,在不同温度下蒸馏出来的产品称为石油的馏分。3535,C1-C4C1-C4烷烃、烷烃、环烷烃环烷烃轻馏分轻馏分中馏分中馏分重重馏馏分分C5-C12C5-C1235-19035-190C12-C14C12-C14C14-C18C14-C18馏分名称馏分名称沸点沸点碳原子数碳原子数化合物化合物轻馏轻馏分分石油气石油气35530530 C25C25 1 1、油质:、油质:2 2、胶质:
15、、胶质:3 3、沥青质:、沥青质:根据石油在有机溶剂中的选择性溶解,可将石油分为三组分:根据石油在有机溶剂中的选择性溶解,可将石油分为三组分:溶于石油醚溶于石油醚,能被硅胶吸附能被硅胶吸附成分为芳香烃及非烃化合物。成分为芳香烃及非烃化合物。粘性的半固体或固体物质。粘性的半固体或固体物质。溶于石油醚而不被硅胶吸附部分。溶于石油醚而不被硅胶吸附部分。由饱和烃和低分子量芳烃组成由饱和烃和低分子量芳烃组成淡色粘性液体淡色粘性液体不溶于石油醚不溶于石油醚而溶于氯仿的部分而溶于氯仿的部分,稠环芳烃和非烃,分子量更高;结构更复杂,稠环芳烃和非烃,分子量更高;结构更复杂,黑色沥青状固体。黑色沥青状固体。第一节
16、第一节 石油石油1、石油的元素组成2、石油的化合物组成二、石油的物理性质一、石油的化学组成3、石油的馏分组成4、石油的组分组成1 1、颜色、颜色2 2、相对密度、相对密度(比重)(比重)3 3、粘度(、粘度()4 4、荧光性、荧光性5 5、旋光性、旋光性5、凝固点6、溶解性溶解性7 7、导电性、导电性二、石油的物理性质1、颜色颜色无色、黄色、绿色、浅红色、褐色、黑色无色、黄色、绿色、浅红色、褐色、黑色 大多数石油:黑色的;大多数石油:黑色的;另:淡黄色、无色、黄褐、深褐、黑绿色另:淡黄色、无色、黄褐、深褐、黑绿色 芳烃非烃含量高,颜色深;反之,颜色浅。v我国我国:1个个atm下下,20脱气原油
17、质量与脱气原油质量与4同体积纯水质同体积纯水质量之比。量之比。0.934 重重质质石油石油,胶质、沥青质胶质、沥青质20-300.934 轻质石油轻质石油,胶质、沥青质胶质、沥青质5%三、石油的物理性质2、相对密度相对密度(比重)(比重)“d420”:0.751.0之间之间主要主要取决于化学组成取决于化学组成v影响因素:影响因素:胶质、沥青质含量胶质、沥青质含量 d420 石油组分的分子量石油组分的分子量 d420 溶解气数量溶解气数量 d4203、粘度、粘度()溶解气含量溶解气含量,粘度粘度温度温度,粘度,粘度压力压力,粘度,粘度三、石油的物理性质三、石油的物理性质v粘度单位粘度单位表示流体
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