第1章 油气藏中流体成分和性质

依天然气与石油产出的关系分为伴生气和非伴生气。
按照天然气的成分可分为烃类气体和非烃类气体。
1、聚集型天然气
气顶气 是指与油共
存于油气藏中呈游离
态位居有气藏顶部的
天然气。
气藏气
是指在圈闭中具有一定工业价值的
单独天然气聚集。 凝析气 是一种含有一定量凝析油的特殊的
气藏气。在地下较高温度、压力下，凝析油因 逆蒸发作用而气化或以液态分散（溶解）于气
高者可达1.5，湿气的比重大于干气。。
粘度：天然气的粘度与其化学组成及其所处的环境
有关。一般随分子量增加而减小，随温度、压力增
大而增大（因分子间的运动加快，碰撞增多）。
蒸气压力：气体液化时所需施加的压力称蒸气压
力。蒸汽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。
第一章 油气藏中流体成分和性质
主要内容
原油的组成及性质 天然气的组成和性质 油田水的组成和性质
任一油气藏中都存在石油、天然气、油田水三种
流体，只有纯气藏中才只有天然气和油田水。这
些流体存在于储集层的孔隙裂缝中，并在圈闭范
围内按比重分异，在垂向上呈层状分布，天然气
最轻居圈闭顶部，石油居中，水在下面。同时，
成因的一个有力的佐证。
7、导电性
原油电阻率高达 109—1016Ω·m。可利用此性质，用电
阻率曲线来判断油水层。 8、溶解性 原油易溶于有机溶剂而难溶于水。原油在水中的溶解度 取决于成份和外界条件。烃类在水中的溶解度（甲烷除外）
随分子量增大而减小。碳数相同的烃类比较：烷烃<环烷烃<
芳香烃。
第二节
↑
在地下，石油的比重还与其溶解气量、温度、压力等因素有关
在地下油气藏中，溶解气量多则比重小；在其它条件不变时，比重随温度
增加而减小，随压力增大而增大。
与此同时，溶解气量增
加引起体积增加的效应，
远远超过随压力增加而 使体积减小的效应。因
此出现压力增加时石油
体积不是缩小而是增大， 直至达到饱和压力为止
数，一般占石油所有组分的50%~60%。 （2）不饱和烃 石油中的不饱和烃主要是芳香
烃和环烷芳香烃，平均占原油重量的20%~45%。
1、烷烃（Alkanes） ：属饱和烃（CnH2n+2）
常PT下 C1~4气态，C5~16液态，C17+固态 • 分子中碳原子以单键相连成链状
• 无支链者称正烷烃,有支链者称异烷烃 • 密度、熔点与沸点均随相对分子量增加而升高 • 相对密度小于1，几乎不溶于水（气态烃除外）
溶解性：在相同的条件下，天然气在石油中的溶
解度远大于在水中的溶解度。当天然气重烃增多，
或者石油中的轻馏份较多时，都可增加天然气在
石油中的溶解度。
热值：每立方天然气燃烧时所发出的热量称为 热值。单位每千卡/米3 或千卡/千克。湿气热 值较高，可达210千卡/米3，而煤和石油的热
值分别为4103千卡/千克及104千卡/千克。热
最重要：异戊二烯型烷烃（植烷，姥鲛烷）生物标志化合物 。
Isobutane (C4H10)
Isopenta环烷烃：占环烷烃总量的 50％～55％ 三环烷烃：占20％ 四环和五环环烷烃：占碳数大于10
的环烷烃的 25 ％，它们的结构
与四环甾(zāi)族化合物和五环 三萜(tiē)烷直接相关。
3、芳香烃化合物（Aromatics）
单环芳烃（含一个苯环）
多环芳烃（含两个以上独立苯环） 稠环芳烃 ( 含两个以上苯环 , 彼此通
过共用两个相邻碳原子稠合而成）
原油中 1 ～ 3 环的苯、萘和菲系列含量 最高，占芳香馏分的 70 ％左右，而 四环以上的芳烃仅占不到10％。 单环芳烃具特殊芳香味，有毒。
6、旋光性
当偏光通过原油时，偏光面会旋转一定角度，这个角 度称为旋光角。这种能使偏光面发生旋转的特性，称为旋 光性。 左旋物质，右旋物质，天然原油多为右旋。 0.1 度 — 几十分。
原因：分子中具有不对称分子结构。 原油中的胆甾醇和植物性甾醇分子为不对称结构。胆 甾醇存在于动物的胆汁、鱼肝油和蛋黄中，而植物性甾醇 存在于植物油和脂肪中。所以，原油的旋光性是原油有机
中，呈单一气相存在，称之为凝析气。
2、分散型天然气
油溶气 溶解于石油中的天然气。
水溶气 溶解于水中的天然气。 煤层气 煤层气指煤层中所含的吸附和游离态的天然气。煤矿 中将这种天然气称为瓦斯。 致密地层气 主要指致密砂岩和裂缝性含气页岩中的天然气。 固态气水合物 是一种白色的固态似冰状的结晶化合物，又称 气水化物或固体气，也叫天然气水合物，俗称“可然冰”。
（图2－12）
3、粘度（Viscosity）
指流体质点相对移动时所受到的内部阻力。它是对流体流动性能的度 量，单位为帕斯卡秒（Pa· S）。
通常测定的是相对粘度，即液体的绝对粘度与同温条件下水的绝对粘 度之比。
原油的粘度变化很大，如大庆原油粘度在50℃为9.3~21.8×10-3Pa· S， 孤岛油田馆陶组原油则为103~6451×10-3Pa· S。 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↓、粘度高。 3）压力：P↑、粘度↑；P↓、粘度↓。 4）溶解气量：溶解气量高，则粘度低 ；
馏分
（四）石油的组分组成
二、石油的分类
（一）分类原则和方法 石油的分类常因用途不同而采用的参数各异， 地球化学家和地质学家注意原油组成与生油岩 及其演化作用的关系。
（二）Tissot和Welte的石油分类
主要依据原油中各类
烃类的含量比例关系，
以烷烃（石蜡），环 烷烃，芳香烃+S、N、 O化合物三个参数作 为三个端元，采用三
天然气
一、天然气的概念及产状
（一）、天然气的概念：广义上指岩石圈 中存在的一切天然生成的气体。石油地质 学中研究的主要是沉积圈中以烃类为主的 天然气。
（二）天然气的产出类型
按天然气的成因可分为有机成因气和无机成因气；
按天然气存在的相态可以分为游离气、溶解气、吸
附气和固态气水化合物；
依天然气分布特征可分为聚集型和分散型；
角图解来划分原油类
型。
三、海陆相石油的基本区别
表2-4 海相与陆相石油的基本区别表 环境 区别 石油类型 含蜡量 芳香-中间型、石蜡-环烷型 低，<5%，一般0.5%~3% 石蜡型为主、少石蜡-环烷型 高，>5%，一般10%~30% 海相石油 陆相石油
含硫量
V/Ni
高，S>1%
V/Ni>1%
低，S<1%
碳、氢两种元素在原油中一般占95％以上
石油中硫含量，
据蒂索
（B.P.Tissot,1978） 等对9347个样品 的统计，平均为 0.65%（重量），
其频率分布为双
峰型（图2-2）
石油中含氮量在0.1%~1.7%之间，平均值0.94%。 90%以上的原油含氮量小于0.2%，最高可达 1.7%（美国文图拉盆地的石油），通常以 0.25%作为贫氮和富氮石油的界限。 石油的含氧量在0.1%~4.5％之间，主要与其氧 化变质程度有关。
值是评价燃料质量的重要指标。
四、天然气与石油的差别
（一）组成成分上的差别 天然气仅包含少数几个最简单的烃类成员；石 油则不同，几乎囊括了烃类的所有成员。 （二）物理性质上的差别 相态的差别导致二者密度、黏度、溶解度、压 缩性、吸附性和扩散性等物理性质上的差别。
一、基本概念 石油、石油的成分、组分组成、石油的比重、石油的荧光性、旋光性； 天然气、气顶气、气藏气、凝析气（凝析油）、固态气水合物、煤层气
剩下浅色油质（烃类）部分。亦可能是由于高温裂解，使高分子烃碳链
断裂，变成低分子烃，而形成浅色轻质组分。 2）如果原油受到氧化或菌解而形成黑色的沥青质、炭质。如胜利、克拉玛
依（热采）。
热采 －蒸汽吞吐法
热采 -蒸汽辅 助重力泄油法
2、密度和相对密度（Gravity）
密度：指单位体积重量。 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℃下，一般介于 0.75—1.0 之 间。 相对密度>0.92（国际：0.934） 重质原油 <0.92 轻质原油 美国：API度=141.5/d（15.5）-131.5 西欧：波美度=140/d（15.5）-130 影响因素：1）胶质、沥青质含量↑，密度↑； 2）高分子量含量大，密度↑； 3）溶解气含量↑，密度 。
油气藏中的油、气、水三者存在过渡带，并以一
定关系共存于储基层的孔隙系统中（2-1）。
第一节
石
油
石油是存在于地下岩石孔隙中的以液态烃为主 体的可燃有机矿产，石油又称原油。地下油气
藏中的石油气态、液态和固态烃类及其衍生物
混合而成的，在成分和相态上均表现为极其复
杂的混合物。
一、石油的化学组成
（一）石油的元素组成 石油的元素组成主要是碳（C）和氢（H），其次 是硫（S）、氮（N）、氧（O）。世界上大多数 石油的元素组成一般为：碳含量介于80%~88%之 间，氢含量占10%~14%，硫、氮、氧总量在 0.3%~7%之间变化，一般低2%~3%。
V/Ni<1%
碳稳定同位素＆13C
δ13C> --27‰
δ13C<--29‰
含蜡量高是 陆相石油的 基本特征之 一.世界上高 蜡石油都产 于陆相环境
中，如右图。
海相石油一般为
高硫石油，而陆
相石油一般为低
硫石油。
四、石油的物理性质
1、颜色（color）: 颜色变化较大，从无色—黑色。与组成有关：胶质-沥 青质含量越高颜色越深，烃类含量高，颜色浅。原油一般以黑色为多。 原油颜色的不同可有以下几个原因： 1）无色或浅色原油：可能在运移过程中，带色的胶质和沥青质被岩石吸附，