第一節石油一、石油的化學組成二、石油的分類三、海陸相石油的區別四、石油的物理性質重點：石油的分類及海陸相石油的區別。當前1頁，總共55頁。石油：存在于地下巖石孔隙中的以液態烴為主體的可燃有機礦產，又稱原油。當前2頁，總共55頁。1、元素組成

元素組成：碳（C）和氫（H）為主；其次為氧（O）、氮（N）、硫（S）。C：80%-88%；H：10%-14%；N、S、O總量在0.3~7%，一般低于2~3%，個別含硫達10%。C和H重量比5.7~7.7，平均6.5；原子比平均為0.57。一、石油的化學組成

化學成分：是一種成分十分復雜的天然有機化合物的混合物，主要成分是烴類。元素、化合物、餾分和組分。當前3頁，總共55頁。S平均為0.65%，具雙峰型，1%為交叉點；大于1%為高硫原油，小于1%為低硫原油。海相石油含硫量高于陸相石油。當前4頁，總共55頁。N在0.01~1.7%之間，平均0.094%，絕對多數原油小于0.2%；大于0.25%為富氮，小于0.25%為貧氮。O在0.1~4.5%之間，與其氧化程度有關。此外，50多種其它元素，如釩、鎳等。2、化合物組成烴類組成占97%-99%，少量非烴。

烴類組成：烷烴、環烷烴、芳香烴等。

非烴組成：含S、N、O等雜原子化合物。當前5頁，總共55頁。

（1）烴類

①飽和烴

烷烴：CnH2n+2，占石油組分50~60%，氣態烴的碳1~4個，甲烷；第一種液態烴是正戊烴，液態烴的碳原子5~16；第一種固態烴是正十七烷烴，固態烴碳原子17以上。

正構烷烴：占石油體積15~20%，輕質油達30%，重質油小于15%。一般C1~C45，個別有C60，大部分小于C35。異構烷烴：以小于C10為主，常見C6~C8。當前6頁，總共55頁。當前7頁，總共55頁。環烷烴：CnH2n，由碳的數目決定名稱，三員環、四員環和五員環等，占石油比例為20~40%。以單環和雙環為主，其次為三環，四環以上較少。

當前8頁，總共55頁。②不飽和烴占原油重量的20~45%，偶見有直鏈烯烴。芳香烴：具有苯環，含量高的石油沸點高，不易燃。

單環芳烴：苯、甲苯等；

多環芳烴：聯苯、三苯甲烷等；

稠環芳烴：萘、蒽和菲等。當前9頁，總共55頁。環烷芳香烴：包含一個或幾個縮合芳環，并與飽和環及鏈烷基稠合。主要的是兩環構成的茚滿和萘滿；重要的是四環和五環芳烴，包括甾族和萜族化合物。當前10頁，總共55頁。（2）非烴

①含硫化合物硫是石油中的有害物質，產生有毒氣體和酸類，硫的含量是評價石油質量的一項重要指標。100多種化合物，多呈硫醇、硫醚及硫化物等，重質油較多。

高硫石油：S>2%；

低硫石油：S<0.5%；

含硫石油：S=0.5~2%。一般含硫量較高的石油多產自碳酸鹽巖系和膏鹽巖系含油層。大慶：低硫；勝利：含硫；遼河：高硫。當前11頁，總共55頁。②含氮化合物含量小于0.1%，30多種，主要以含氮雜環化合物存在。堿性：吡啶、喹啉、異喹啉等；非堿性：卟啉、吲哚和咔唑等。當前12頁，總共55頁。③含氧化合物50多種，包括有機酸、酚和酮類化合物。有機酸：C2-24的脂肪酸，C5-10的環烷酸，C10-15的類異戊二烯酸。有機酸和酚（酸性）統稱石油酸，其中以環烷酸最多，占石油酸的95％；但含量變化較大，在0.03％－1.9％之間。環烷酸易與堿金屬作用生成環烷酸鹽，環烷酸鹽又特別易溶于水。地下水中環烷酸鹽的存在是找油的標志之一。

當前13頁，總共55頁。3、石油的餾分組成餾分就是利用組成石油的化合物各自具有不同沸點的特性，通過對原油加熱蒸餾，將石油分割成不同沸點范圍的若干部分。

溫度區間（餾程）：餾分有所差異。汽油：C5－C10煤油：C11－C13柴油：C14－C17重質油：C18－C25潤滑油：C26－C35當前14頁，總共55頁。4、石油的組分組成

石油組分分析：有機溶劑和吸附劑對化合物進行選擇性溶解和吸附，分離出不同部分。

油質：溶于氯仿和四氯化碳。

膠質：溶于苯和酒精，能被硅膠吸附，主要是雜原子化合物。

瀝青質：溶于氯仿、不溶于石油醚。當前15頁，總共55頁。當前16頁，總共55頁。二、石油的分類1、分類原則

石油化學家：側重于各餾分含量及其化學組成和物理性質；地球化學家和地質學家：注意原油組成與生油巖及其演化作用關系。

2、Tissot和Welte的分類

指標：烷烴（石蠟）、環烷烴、芳香烴和含硫、氮、氧化合物（膠質和瀝青質）的含量。當前17頁，總共55頁。當前18頁，總共55頁。當前19頁，總共55頁。三、海陸相石油的基本區別石油類型、含蠟量、含硫量、微量元素（釩和鎳）及碳穩定同位素。當前20頁，總共55頁。當前21頁，總共55頁。四、石油的物理性質

1、顏色

淡黃色、黃褐色、棕色、深褐色、黑綠色至黑色。膠質和瀝青含量越高，顏色越深。

2、相對密度和密度

（1）密度單位體積物質的質量（g/cm3）。本身的成分和體積變化相關;溫度、壓力及溶解氣量有關。液體石油體積，常壓下隨溫度升高而增大。當前22頁，總共55頁。膨脹系數：溫度每增加1oF，單位體積所增加的體積數。（2）相對密度105Pa,20oC石油與4oC純水的密度比值。國際上通常用API(60oF)表示。一般介于0.75~1.00之間，相對密度大于0.93為重質石油，小于0.90為輕質石油。當前23頁，總共55頁。當前24頁，總共55頁。

3、粘度反映流體流動難易程度。粘度大則流動性差，反之則流動性好。

動力粘度：即絕對粘度，u=kF△P/QL(Pa.s)；

運動粘度：動力粘度/密度，m2/s；恩氏粘度:即相對粘度，石油粘度/水的粘度。與溫度、壓力、組成有關。地下粘度小于地面；當粘度大于10Pa.s,則歸于天然瀝青類。4、溶解性石油難溶于水，而易溶于有機溶劑，如：氯仿、四氯化碳、苯和石油醚、醇等。當前25頁，總共55頁。若以碳數相同的分子進行比較，烷烴溶解度最小，芳香烴最大，環烷烴居中。各族烴類在水中的溶解度均隨分子量增大而減小。C（碳數）影響因素：溫度：降低而降低；壓力：只與氣態餾分相關，對其它烴類的影響甚微；含鹽量：水中無機組分和含鹽量增加時，烴類的溶解度會降低。當前26頁，總共55頁。5、熒光性在紫外線照射下發出熒光，是一種冷發光現象，常用于檢測巖芯是否含油。飽和烴不發光，芳香烴和非烴發光。輕質油發淺蘭色，含膠質多一般發綠或黃色，含瀝青多一般發褐色。6、旋光性當偏光通過石油時，偏光面會發生旋轉，這個角叫旋光角，多數為右旋，一般隨含油地層年代的增長而減小。當前27頁，總共55頁。第二節天然氣一、天然氣的概念及產狀二、天然氣的化學組成三、天然氣的物理性質四、天然氣與石油的差別重點：天然氣的產狀及物理性質。當前28頁，總共55頁。一、天然氣的概念及產狀

1、天然氣的概念廣義：自然界所有天然形成的氣體。

狹義：指氣態烴和非烴氣。

2、天然氣的產狀類型

相態：游離氣、溶解氣、吸附氣和固體水溶氣；

分布特點：聚集型和分散型；

與石油產出關系：伴生氣和非伴生氣。

（1）聚集型

氣藏氣：不與石油伴生，單獨聚集成藏，為純天然氣氣藏。甲烷占氣藏氣體成分的95%以上。當前29頁，總共55頁。

氣頂氣：與石油共生，位于油氣藏的頂部，重烴氣含量可達百分之幾或幾十，僅次于甲烷，屬于濕氣。

凝析氣：當地下溫度、壓力超過臨界條件后，液態烴逆蒸發（可逆裂解）為氣體，稱為凝析氣。一旦采出后，由于地表壓力、溫度降低而凝結為輕質油，即凝析油。當前30頁，總共55頁。（2）分散型

油溶氣：油藏內溶解的天然氣。一般從幾立方到上千立方都存在。

水溶氣：溶解在水中的天然氣；包括低壓水溶氣和高壓地熱型水溶氣。天然氣在水中的溶解度是石油的百倍。與溫度、壓力、礦化度等有關。溫度不變時，溶解度與壓力成正比。較高壓力：溫度<80℃時，隨溫度升高，溶解度下降；溫度>80℃時，隨溫度升高，溶解度上升。當前31頁，總共55頁。

煤層氣：煤層中所含的吸附和游離狀態的天然氣。與煤的變質作用和煤層頂板透氣性相關。全球煤層氣地質儲量為68~238*1012m3，中國為30~35*1012m3。

吸附氣：通過分子吸附作用而附著在巖石顆粒表面的氣體。與巖性、溫度、壓力、熱變質程度等因素有關。

游離氣：煤層孔隙或裂隙中儲存的氣體。致密地層氣：致密砂巖和裂縫性含氣頁巖中的天然氣。美國日產氣達1.5*1012m3。當前32頁，總共55頁。吸附能力隨地層壓力增高而增大；但與變質程度正相關性不明顯。1－8號代表褐煤到無煙煤。當前33頁，總共55頁。固態氣體化合物：在海洋底特定壓力和溫度條件下，甲烷氣體分子天然地被封閉在水分子的擴大晶格中，形成固態氣體化合物，成為“天然氣冰”，或“天然氣水合物”。前蘇聯在西伯利亞北極永久凍土帶發現氣體水合物氣田--“麥索亞卡氣田”。當前34頁，總共55頁。在標準溫度壓力下，每立方米水合物約含標準狀態甲烷60－172m3；良好的蓋層。氣體水合物的形成同壓力、溫度關系密切。當溫度為0OC時，形成水合物的壓力約為2.6MPa;當溫度為300OC時，形成水合物的壓力約為100MPa。

氣水化合物中甲烷總量約20*1015m3，較常規天然氣大2~3個數量級。將產生大量氮氣和硫化物等，引起溫室效應。當前35頁，總共55頁。300-600m深的水柱靜壓力足以形成水合物所需的壓力；主要存在于海底沉積物下部300-1000m。當前36頁，總共55頁。二、天然氣的化學成分主要為烴類，以甲烷為主，含少量C2-C5類重烴氣；非烴氣為次要成分，以N2、CO、CO2、H2S、H2，Ar等居多。重烴氣>5%稱濕氣，<5%稱干氣。氣態烴：甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等；非烴氣：氫、氮、二氧化碳、硫化氫等。高溫高壓下，C5-C7烷烴和部分環烷烴、芳烴及有機硫化物也可呈氣態。當前37頁，總共55頁。三、天然氣的物理性質

1、密度和相對密度密度：單位體積氣體的質量。烴類一般為0.677~3.045g/cm3，混合物為0.7~0.75g/cm3，隨重烴含量增加而增加。

相對密度：同溫同壓下天然氣密度與空氣密度比值。烴類為0.554~2.49，混合物為0.56~1.0。天然氣的地下密度隨溫度的增加而減小，隨壓力的增大而加大。2、粘度與化學組成及環境有關，在0oC時，為0.31*10-3mPa·s，在20oC時，為12*10-3mPa·s。當前38頁，總共55頁。

3、臨界溫度和壓力

臨界溫度：指氣相純物質能維持液相的最高溫度。

臨界壓力：在臨界溫度時，氣態物質液化所需的最低壓力。逆蒸發：在地下較高溫度（烴類物系的臨界溫度與臨界凝結溫度之間）的特定條件下，隨著壓力增加，液態烴可轉化為氣態。一般隨相對分子質量增加而減小，隨溫度和壓力增加而增大。當前39頁，總共55頁。

4、溶解性天然氣溶于石油和水。天然氣在石油中的溶解度遠遠大于在水中的溶解度。5、熱值每立方米天然氣燃燒時發出的熱量（KJ/m3）。天然氣的熱值一般40000~100000KJ/m3

，石油為41840KJ/m3

，煤僅為16736KJ/m3。四、天然氣與石油的區別1、成分石油復雜，天然氣簡單。2、物理性質相態不同，在密度、粘度、溶解度、吸附性等方面也區別較大。當前40頁，總共55頁。第三節油田水一、油田水的概念二、油田水的產狀三、油田水的來源四、油田水的化學組成五、油田水的類型六、油田水的物理性質重點：油田水的產狀及化學組成。當前41頁，總共55頁。一、油田水的概念廣義：油氣田區域內的地下水。

狹義：油氣田范圍內直接與油氣層連通的地下水。二、油田水的產狀

狀態：吸附水、毛細管水和自由水。

產狀：底水、邊水當前42頁，總共55頁。三、油田水的來源四、油田水的化學組成

指溶于油田水中的溶質的化學組成，包括無機組成、有機組成、溶解氣等。

1、無機組成離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-等。來源：沉積水、滲入水、成巖水等。當前43頁，總共55頁。當前44頁，總共55頁。2、有機組成

烴類：氣態烴和液態烴。

酚：鄰甲酚和甲酚為主。

有機酸：環烷酸、脂肪酸和氨基酸等。3、溶解氣氣體成分：O2、N2、CO2、H2S、CH4等。當前45頁，總共55頁。五、油田水的類型以離子含量及其組合關系進行劃分：大陸水：Cl-<SO42-<HCO3-、Mg2+>Na+<Ca2+、Cl-

<Na+（當量），海水則相反。Sulin分類根據Na/Cl、(Na-Cl)/SO4、(Na-Cl)/Mg分四類。當前46頁，總共55頁。六、油田水的物理性質

1、顏色和透明度顏色：淡青綠色（H2S），褐色或淡紅色（Fe3+）。透明度：不透明或混濁狀。

2、氣味和味道氣味：刺鼻的臭雞蛋味、汽油或煤油味。味道：咸味、苦味。

3、相對密度一般大于1，隨含鹽度增加而增大。

4、粘度大于純水，隨鹽分增加而增大。

5、導電性離子越多，導電性越強。當前47頁，總共55頁。第四節油氣的碳、氫溫度同位素一、同位素的概念及分餾作用二、穩定同位素在自然界的豐度、比值、標準及表示方式三、油氣中的穩定碳同位素四、油氣中的氫同位素重點：碳、氫同位素的應用。當前48頁，總共55頁。穩定同位素和非穩定（放射性）同位素。

分餾作用：物質在生物、化學和物理作用下其組成元素的同位素發生變化、轉移或分離。二、穩定同位素在自然界的豐度、比值、標準及表示方式

一、同位素的概念