第一章 石油物性和组成
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石油地质学课件——第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
石油的馏分组分
（三）石油的组分
石油的组分：石油化合物的不同组分对有机溶剂和 吸附具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂 和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个 组分，分别为油质、苯胶质、洒精苯胶质及沥青质。
油质（Oily)：凡能溶解于中性有机溶剂，不被 硅胶所吸附，浅黄色粘性油状物。
苯胶质(Benzene gum)：能溶解于中性有机溶剂， 被硅胶所吸附，主要溶于苯，属暗色的油状物。
第二节 石油的成分和性质
基本概念
石油（Petroleum）： 指气态、液态、固态的以烃类为主的混合物。
（国际标准化委员会)
存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物与杂 质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。
原油（Crude oil）：采至地表的液态石油。
烃类（Hydrocarbons） 由碳和氢两种元素构成的化合物。
石油中正构烷烃的来源：
现代生物：如细菌、藻类。 含脂类的植物或蜡质（主要在高等植物的叶、孢子花粉、果实）。 有机质的演变、分解。
B、异构烷烃（Isoalkane）
石油中的异构烷烃以≤C20为 主，且以异戊间二烯烷烃最重 要。其特点是在直链上每4个碳 原子有一个甲基支链。在沉积 物和原油中以植烷、姥鲛烷、 降姥鲛烷、异十六烷及法呢烷 的含量最高。研究和应用最多 的是植烷和姥鲛烷。
石油的灰分——微量元素
利用发射光谱法和中子活化分析法在石油灰分中 已发现５９种微量元素，按其含量多少和常见程度列 举如下３３种元素：铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg)、硅(Si)、铝(Al)、钒(V)、镍
(Ni)、铜(Cu)、锑(Sb)、锰(Mn)、锶(Sr)、钡(Ba)、硼(B)、钴(Co)、锌(Zn)、钼(Mo)、铅(Pb)、 锡(Sn)、钠(Na)、钾(K)、磷( P)、锂(Li）、氯(Cl)、铋(Bi)、铍(Be)、锗(Ge)、银(Ag)、砷 (As)、镓(Ga)、金(Au)、钛(Ti)、铬(Cr)、镉(Cd)。
（三）石油的组分
石油的组分：石油化合物的不同组分对有机溶剂和 吸附具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂 和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个 组分，分别为油质、苯胶质、洒精苯胶质及沥青质。
油质（Oily)：凡能溶解于中性有机溶剂，不被 硅胶所吸附，浅黄色粘性油状物。
苯胶质(Benzene gum)：能溶解于中性有机溶剂， 被硅胶所吸附，主要溶于苯，属暗色的油状物。
第二节 石油的成分和性质
基本概念
石油（Petroleum）： 指气态、液态、固态的以烃类为主的混合物。
（国际标准化委员会)
存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物与杂 质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。
原油（Crude oil）：采至地表的液态石油。
烃类（Hydrocarbons） 由碳和氢两种元素构成的化合物。
石油中正构烷烃的来源：
现代生物：如细菌、藻类。 含脂类的植物或蜡质（主要在高等植物的叶、孢子花粉、果实）。 有机质的演变、分解。
B、异构烷烃（Isoalkane）
石油中的异构烷烃以≤C20为 主，且以异戊间二烯烷烃最重 要。其特点是在直链上每4个碳 原子有一个甲基支链。在沉积 物和原油中以植烷、姥鲛烷、 降姥鲛烷、异十六烷及法呢烷 的含量最高。研究和应用最多 的是植烷和姥鲛烷。
石油的灰分——微量元素
利用发射光谱法和中子活化分析法在石油灰分中 已发现５９种微量元素，按其含量多少和常见程度列 举如下３３种元素：铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg)、硅(Si)、铝(Al)、钒(V)、镍
(Ni)、铜(Cu)、锑(Sb)、锰(Mn)、锶(Sr)、钡(Ba)、硼(B)、钴(Co)、锌(Zn)、钼(Mo)、铅(Pb)、 锡(Sn)、钠(Na)、钾(K)、磷( P)、锂(Li）、氯(Cl)、铋(Bi)、铍(Be)、锗(Ge)、银(Ag)、砷 (As)、镓(Ga)、金(Au)、钛(Ti)、铬(Cr)、镉(Cd)。
石油化学02 第1章 石油的化学组成
1.90 1.68
孤岛
辽河
85.12
85.86
11.61
12.65
2.09
0.18
0.43
0.31
1.62
1.75
新疆
大港 江汉 欢喜岭
86.13
85.67 83.00 86.36
13.30
13.40 12.81 11.13
0.05
0.12 2.09 0.26
0.13
0.23 0.47 0.40
1.84
组成石油的成分非常复杂，根据其不同的特性，可分为元 素组成、馏分组成、组分组成和化合物组成，三者有相互 关系； 依据石油中各种结构类型化合物的含量，可对石油 进行分类；不同环境下生成的石油，比如海陆相石油的特 征有明显的区别；石油没有固定的成分，因此石油没有确
定的物理参数，石油的物理性质取决于它的化学组成。
8 /51
第1节 原油的一般性质、元素组成、馏分组成与分类→ 2 原油的元素组成
2 原油的元素组成
组成石油的化学元素主要是碳、氢、氧、氮、硫。 碳 含量 为：84-87%，平均84.5%；氢含量为：11～14%，平均 13%；两元素在石油中一般占95～99%，平均为97.5%。
剩下的硫、氮、氧及微量元 素的总含量一般只有1～4%，其中， 氧：0.1～4.5%，一般小于0.5%；硫： 小于1%，平均0.65%；氮：小于0.1%。 含硫量小于1%的为低硫原油,含硫量大 于1%的为高硫原油。常以0.25%作为 贫氮和高氮石油的界线。
第1节 原油的一般性质、元素组成、馏分组成与分类→ 2 原油的元素组成
表1-1-5
分子量不同的烷烃的H/C原子比
分子式 CH4
C2H6 C3H8 C5H12 C6H14 C8H18
孤岛
辽河
85.12
85.86
11.61
12.65
2.09
0.18
0.43
0.31
1.62
1.75
新疆
大港 江汉 欢喜岭
86.13
85.67 83.00 86.36
13.30
13.40 12.81 11.13
0.05
0.12 2.09 0.26
0.13
0.23 0.47 0.40
1.84
组成石油的成分非常复杂，根据其不同的特性，可分为元 素组成、馏分组成、组分组成和化合物组成，三者有相互 关系； 依据石油中各种结构类型化合物的含量，可对石油 进行分类；不同环境下生成的石油，比如海陆相石油的特 征有明显的区别；石油没有固定的成分，因此石油没有确
定的物理参数，石油的物理性质取决于它的化学组成。
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第1节 原油的一般性质、元素组成、馏分组成与分类→ 2 原油的元素组成
2 原油的元素组成
组成石油的化学元素主要是碳、氢、氧、氮、硫。 碳 含量 为：84-87%，平均84.5%；氢含量为：11～14%，平均 13%；两元素在石油中一般占95～99%，平均为97.5%。
剩下的硫、氮、氧及微量元 素的总含量一般只有1～4%，其中， 氧：0.1～4.5%，一般小于0.5%；硫： 小于1%，平均0.65%；氮：小于0.1%。 含硫量小于1%的为低硫原油,含硫量大 于1%的为高硫原油。常以0.25%作为 贫氮和高氮石油的界线。
第1节 原油的一般性质、元素组成、馏分组成与分类→ 2 原油的元素组成
表1-1-5
分子量不同的烷烃的H/C原子比
分子式 CH4
C2H6 C3H8 C5H12 C6H14 C8H18
第一章 石油及其产品的组成和性质
0.12
0.09
0.12
0.14
0.10
0.10
克 二、石油的元素组成 拉 玛 依 职 1. 主要元素： C 、H 、 O 、 N 、 S 五种。 业 技 C、H 占 95%～99% (C 83%～87%, H 11%～14%) 术 S、O、N 及微量元素总共不过 1% ～ 4%, 但也有除外(美 学 院 国加利福尼亚N 1.4~2.2%)。
克 拉 一、石油的一般性状 玛 依 职 石油主要是由碳氢化合物组成的复杂混合物。 业 技 外观： 淡黄—黑色，流动或半流动的粘稠液体。如：我 术 国四川盆地开采出来的原油是黄绿色，玉门原油是黑褐 学 院 色的，大庆原油则为黑色。 相对密度：相对密度一般小于1，绝大多数原油的相对密 石 度为0.8～0.98,属重质原油。 油 加 含硫量：我国原油一般含硫量较低，大部分含硫量为 工 生 0.12%～1.83% ，只有胜利原油的含硫量稍高。 产 技 术
83.36 28
333.7 2
109.0 17(倾 点)
57.1 36
10.32 33
2.72 16.5
37.8 26.0
蜡含量( 质量分数① ) %
庚烷沥青质( 质量分数 ) %
26.2
0 2.9 0.0027 0.10 0.16 3.1 0.04
14.6
<1 6.4 0.02 0.80 0.4l 26.0 1.6
非烃类：碳、氢与其它元素组成的化合物。
克 （1）烷烃： （高达50%～70%；低到10%～15%） 拉 玛 依 性能：化学性质不活泼；但加热、催化剂作用、光能的条 职 件下能起卤化、磺化、氧化及裂解等反应。 业 技 存在形式： 气态 C1 ～ C4 石油气体中。 术 学 液态 C5 ～ C15 汽、煤、柴、馏分中。 院 固态 C16以上 溶解或结晶状存在于石油高沸点 馏分中。 石 油 类型： 正构烷烃 石蜡基原油中正构烷烃含量很高。 加 工 异构烷烃 大多是两个或三个甲基的衍生物。 生 含量：正构烷烃 ＞ 异构烷烃 产 技 术
石油地质学第1章 石油、天然气、油田水的成分和性质
石油在紫外光的照射下，由于不饱和烃及其
衍生物的存在而产生荧光的这种特性，被称作石 油的荧光性。
石油的荧光性取决于它的化合物组成： 石油中的饱和烃不发光。
6.石油的旋光性
当偏振光通过石油时，石油能使其振动面 旋转一个角度，石油的这种特性称旋光性。
石油具有旋光性的原因： 源于生物体的某些有机化合物分子结构不对称， 具有手征性。
分的重量或体积百分含量来表示石油的组成，称为石油的馏
分组成。
3
石油的馏分组成： 石油沥青类的馏分组成
馏分名称 轻 石油气 馏 汽油 分 中 馏 分 煤油 柴油 沸点 <35 ℃ 35-190℃ 190-260℃ 260-320℃ 碳原子数 C1-C4 C5-C12 化合物 烷烃、环烷烃
C12-C14 烷烃、环烷烃为主，含有 C14-C18 芳烃和含S、N、O 化合物。 C19-C25 高碳数大分子量环烷烃、 芳烃和含S、N、O 化合物。 >C25
《石油天然气地质与勘探》
第一章 石油、天然气及油田水的基本特征
石油（包括油气沥青）： 是指在地壳岩石空隙（孔、洞、缝）中天然生 成的，以液态烃为主的可燃有机矿产。 天然气： 广义上指自然界存在的一切气体。油气地质上 指的是在地壳岩石空隙（孔、洞、缝）中天然生成 的，以气态烃为主的可燃有机矿产。
（四பைடு நூலகம்海、陆相石油化学成分上的基本区别
A、海相石油：
以芳香－中间型和石蜡－环烷型为主，V/Ni ＞1 。饱和烃占25 － 70% ，芳烃占25 －60%；高硫（＞1%）低蜡（＜5% ）。
B、陆相石油：
以石蜡型为主，部分石蜡－环烷型。V/Ni ＜1。饱和烃占60－90% ，芳烃 10 －20%；高蜡（＞ 5%）、低硫（＜1%）。
衍生物的存在而产生荧光的这种特性，被称作石 油的荧光性。
石油的荧光性取决于它的化合物组成： 石油中的饱和烃不发光。
6.石油的旋光性
当偏振光通过石油时，石油能使其振动面 旋转一个角度，石油的这种特性称旋光性。
石油具有旋光性的原因： 源于生物体的某些有机化合物分子结构不对称， 具有手征性。
分的重量或体积百分含量来表示石油的组成，称为石油的馏
分组成。
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石油的馏分组成： 石油沥青类的馏分组成
馏分名称 轻 石油气 馏 汽油 分 中 馏 分 煤油 柴油 沸点 <35 ℃ 35-190℃ 190-260℃ 260-320℃ 碳原子数 C1-C4 C5-C12 化合物 烷烃、环烷烃
C12-C14 烷烃、环烷烃为主，含有 C14-C18 芳烃和含S、N、O 化合物。 C19-C25 高碳数大分子量环烷烃、 芳烃和含S、N、O 化合物。 >C25
《石油天然气地质与勘探》
第一章 石油、天然气及油田水的基本特征
石油（包括油气沥青）： 是指在地壳岩石空隙（孔、洞、缝）中天然生 成的，以液态烃为主的可燃有机矿产。 天然气： 广义上指自然界存在的一切气体。油气地质上 指的是在地壳岩石空隙（孔、洞、缝）中天然生成 的，以气态烃为主的可燃有机矿产。
（四பைடு நூலகம்海、陆相石油化学成分上的基本区别
A、海相石油：
以芳香－中间型和石蜡－环烷型为主，V/Ni ＞1 。饱和烃占25 － 70% ，芳烃占25 －60%；高硫（＞1%）低蜡（＜5% ）。
B、陆相石油：
以石蜡型为主，部分石蜡－环烷型。V/Ni ＜1。饱和烃占60－90% ，芳烃 10 －20%；高蜡（＞ 5%）、低硫（＜1%）。
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
第一章石油、天然气、油田水的成分和性质石油：(又称原油)：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。
石油的灰分：石油的元素组成除了碳、氢、氧、氮、硫以外，还含有几十种微量元素，石油中的微量元素就构成了石油的灰分。
组分组成：石油中的化合物对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个组分。
馏分组成：是利用组成石油的化合物具有不同沸点饿特性，加热蒸馏，将石油切割成不同沸点范围的若干部分，每一部分就是一个馏分。
粘度：代表石油流动时分子之间相对运动所引起的内摩擦力的大小。
石油的比重：是指一大气压下，20℃石油与4℃纯水单位体积的重量比，用d420表示。
天然气的比重：在标准状态下，单位体积天然气与同体积空气的重量比。
石油的荧光性：石油在紫外光照射下可产生延缓时间不足10-7秒的发光现象，称为荧光性。
旋光性：石油能将偏振光的振动面旋转一定角度的能力。
天然气：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。
气顶气：与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态产出的天然气。
气藏气：单独聚集的天然气。
可分为干气气藏和湿气气藏。
凝析气（凝析油）：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体。
开采出来后，由于地表压力、温度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。
固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下由天然气分子和水分子结合而成油田水：是指油田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。
油田水矿化度：即水中各种离子、分子和化合物的总含量，以水加热至105℃蒸发后所剩残渣重量或离子总量来表示，单位ml/l、g/l或ppm。
简述石油的元素组成、馏分及组分。
石油的主要元素组成是C、H其次是O、S、N，此外，还有其它微量元素。
石油的馏分：是利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将石油切割成不同沸点范围（即馏程）的若干部分，每一部分就是一个馏分。
02第一章-1-石油课件
植 烷 （2， 6， 1 0， 1 4 =四 甲 基 十 六 烷 )
姥 鲛 烷 （2 ， 6 ， 1 0， 1 4-四 甲 基 十 五 烷 )
同源的石油所含异戊间二烯型烷烃类型和含量都十 2022/分4/24相近，常用于油源对比。
3. 环烷烃
也属饱和烃，其分子结构为碳原子以单键相连 呈闭合环状。
常见的环烷烃只有环戊烷和环己烷及其衍生物， 它们是石油的重要组成部分，即五员环、六员环。
除外，在石油中还含有多种微量元素，但总量仅有 万分之几，其中最为石油地质学家重视的钒、镍两种元 素，它们可以用于研究生油岩相、油源对比，油气运移 等问题。
2022/4/24
1. 正构烷烃（无C支链）
石油中正构烷烃含量一般为15-20%（体积）
正丁烷 C C C C
正戊烷
CCCCC
多数石油不同碳原子数正烷烃相对含量 分布曲线有三个共同特点：
2022/4/24
2.石油的比重
液态石油比重是指一个大气压下200C石油与40C纯 水单位体积的重量比，用d420表示。
欧美各国则以一大气压下，600F（相当于15.60 0C ）石油与4 0C纯水单位体积的重量比。
商业上用API度为单位： API度=141.5/60℉时比重-131.5
石油比重一般介于0.75－0.98之间 ＞0.90 称为重质石油 ＜0.90 称为轻质石油
实验室测定的Et，通过换算表，获得运动粘 度，运动粘度与密度之积即得动力粘度。
粘度大小主要取决于石油的化学组成，含轻 质组分多则粘度小，含蜡、胶质、沥青质多则粘 度大。不同环境下石油粘度不同
2022/4/24
4. 溶解性
石油难溶于水，但可溶于多种有机溶剂， 如苯、氯仿、二硫化碳、醚等，据此可以鉴 定和分离岩石中的石油烃。
姥 鲛 烷 （2 ， 6 ， 1 0， 1 4-四 甲 基 十 五 烷 )
同源的石油所含异戊间二烯型烷烃类型和含量都十 2022/分4/24相近，常用于油源对比。
3. 环烷烃
也属饱和烃，其分子结构为碳原子以单键相连 呈闭合环状。
常见的环烷烃只有环戊烷和环己烷及其衍生物， 它们是石油的重要组成部分，即五员环、六员环。
除外，在石油中还含有多种微量元素，但总量仅有 万分之几，其中最为石油地质学家重视的钒、镍两种元 素，它们可以用于研究生油岩相、油源对比，油气运移 等问题。
2022/4/24
1. 正构烷烃（无C支链）
石油中正构烷烃含量一般为15-20%（体积）
正丁烷 C C C C
正戊烷
CCCCC
多数石油不同碳原子数正烷烃相对含量 分布曲线有三个共同特点：
2022/4/24
2.石油的比重
液态石油比重是指一个大气压下200C石油与40C纯 水单位体积的重量比，用d420表示。
欧美各国则以一大气压下，600F（相当于15.60 0C ）石油与4 0C纯水单位体积的重量比。
商业上用API度为单位： API度=141.5/60℉时比重-131.5
石油比重一般介于0.75－0.98之间 ＞0.90 称为重质石油 ＜0.90 称为轻质石油
实验室测定的Et，通过换算表，获得运动粘 度，运动粘度与密度之积即得动力粘度。
粘度大小主要取决于石油的化学组成，含轻 质组分多则粘度小，含蜡、胶质、沥青质多则粘 度大。不同环境下石油粘度不同
2022/4/24
4. 溶解性
石油难溶于水，但可溶于多种有机溶剂， 如苯、氯仿、二硫化碳、醚等，据此可以鉴 定和分离岩石中的石油烃。
石油的基本组成及其性质
石油的根本组成及其性质：〔一〕石油的元素组成：石油是埋藏于地下的天然矿产物八圣过勘探、开采出的未经炼制的石油也叫做原油。
在常温下,原油大都呈流体或半流体状态,颜色多为黑或深棕色,少教为暗绿、赤褐或黄色,并且有特殊气昧。
原油经过炼制后的成品叫做石油产品。
不同产地的原油,其相对密度也不一样,但一般都小于l,多在0.8一0.98之间,个别低于0.70。
凝点的差异也较大,有的高达30‘C以上,有的却低于一50‘C。
原油之所以在外观和物理性质上存在差异,根本原因在于其化学组分不完全一样。
原油既不是由单一元索组成的单质,也不是由两种以上元素组成的化合物,而是由各种元素组成的多种化合物的混合物。
因此,其性质就不象单质和纯化合物那样确定，而是所含各种化合物性质的综合表达。
原油的主要组成成分是碳和氢,碳氢化合物也简称为烃,烃是原油加工和利用的主要对象。
原油中所含各种元索并不是以单质形式存在,而是以相互结合的各种碳氢及非碳氢化合物的形式而存在。
原油中含有的硫、氧、氮等元素与碳、氢形成的硫化物、氮化物、氧化物和胶质、沥青质等非烃化合物,其含量可达10%一20%,这些非烃化合物大都对原油的加工及产品质量带来不利影响,在石油的炼制过程中应尽可能将它们除去。
此外,原油中所含微量的氯、碘、砷、磷、镍、钒、铁、钾等元素,也是以化合物的形式存在。
其含量虽小,对石油产品的影响不大,但其中的砷会使得催化重整的催化剂中毒,铁、镍、钒会使催化裂化的催化剂中毒。
故在进展原油的这类加工时,对原料要有所选择或进展预处理。
〔二〕石油的烃类组成:石油中的烃类按其构造不同,大致可分为烷烃、环烷烃、芳香烃和不饱和烃等几类。
不同烃类对各种石油产品性质的影响各不一样。
l.烷烃烷烃是石油的重要组分,但凡分子构造中碳原子之间均以单键相互结合,其余碳价都为氢原子所饱和的烃叫做烷烃,它是一种饱和烃,其分子通式为CnH2n+2。
烷烃是按分子中含烃原子的数目为序进展命名的,碳原子数为l-10的分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示;10以上者那么直按用中文数字表示J目只含一个碳原子的称为甲烷;含有十六个碳原子的称为十六烷。
第一章_石油物性和组成
0.8654 0.8654~0.9340 0.934~1.000 >1.000 <1.000 >1.000
特重原油 沥青
特稠油 天然沥青
<10
原油一般性质
（1） 我国原油一般性质 原油名称 大庆 胜利 孤岛 辽河 华北 中原 新疆 密度 0.8554 0.9005 0.9495 0.9204 0.8837 0.8466 0.8538 g/cm3, 20℃ 运动粘度 20.19 83.36 333.7 109.0 57.1 10.32 18.80 mm2/s, 50℃ 从以上数据可以看出，我国原油相对密度大多在 0.85~0.95 之间，属偏重的常规原油。
石油的氢碳原子比
（1） H/C
石油中 H/C 原子比，也代表着芳香性趋势
大庆 1.86 石蜡基 大庆 1.74 0.16 任丘 1.81 石蜡基 胜利 1.63 0.22 胜利 1.79 中间基 单家寺 1.30 0.29 孤岛 1.66 环烷基
H/C fA
（2） 石油馏分中，随馏分变重，H/C 原子比逐渐减小
大庆馏分油 145~200℃ 250~300℃ 350~400℃ 〉500℃
H/C
2.03
1.96
1.91
1.73
石油加工过程中的H/C比平衡
• 重质油改质的目的是将其变为轻馏分。 这一过程可以认为是 H/C 增大的过程， 其主要途径为：
关键馏分 第一关键馏分
石蜡基
中间基
环烷基
d 420 <0.8210
API>40 (K>11.9)
d 420 =0.8210-0.8562
API=33-40 (K=11.5-11.9)
d 420 >0.8562
第一章 油气藏中流体的化学组成及物理性质
占原油体积% 2.0
主峰碳
不同碳原子数的 正烷烃相对含量呈一 条连续的曲线，称为 正烷烃分布曲线。
1.5 1.0 0.5 0 1 5 10 15 20 25 30 碳数 35
正烷烃分布曲线
正烷烃分布曲线特征
A、陆相有机质形成的石油：高碳数（≥C22 ）正烷烃多；海相 （浮游生物菌藻类）形成的石油 ：低碳数 （≤C21） 正烷烃 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 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 量较低，低碳数的更少。
正构烷烃：－C－C－C－C－ ；C1～C45，≤C35
名称 甲 烷 乙 烷 丙 烷 丁 烷 戊 烷 已 烷 庚 烷 辛 烷 壬 烷 癸 烷 十一烷 十二烷 十三烷 十四烷 十五烷 十六烷 十七烷 十八烷 十九烷 二十烷 分子式 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C5H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22 C11H24 C12H26 C13H28 C14H30 C15H32 C16H34 C17H36 C18H38 C19H40 C20H42 熔点(℃) -182.6 -182.10 -187.1 -138.0 -129.7 -95.3 -90.3 -56.8 -53.7 -29.7 -25.6 -9.7 -6.0 5.5 10.0 18.1 22.0 28.0 32 36 沸点(℃) -161.6 -88.6 -42.2 -0.5 36.1 68.8 98.4 125.6 125.6 174.0 195.8 216.2 235.5 251.0 268.0 280.0 303 300 330 相对密度(液态时) 0.424 0.546 0.582 0.579 0.6263 0.6594 0.6837 0.7028 0.7028 0.7179 0.7404 0.7498 0.7568 0.7638 0.7688 0.7749 0.7767 0.7776 物态通常状态 气 气 气 气 液 液 液 液 液 液 液 液 液 液 液 液 固 固 固 固
石油地质学第1章
§3油气的生成
二、油气生成的物质基础
1、沉积有机质 按照油气有机成因理论，生成油气的核心是生物
物质，生物死亡后的残体经沉积作用埋藏于水下沉积 物中，经过一定的生物化学、物理化学变化形成石油 和天然气。通过沉积作用进入沉积物中并被埋藏下来 的那部分有机质叫沉积有机质。组成沉积有机质的生 物化学组成包括类脂化合物、蛋白质、碳水化合物以 及木质素4类。
§3油气的生成
无机成因论
3、岩浆说
4、高温生成说 5、蛇纹石化生油说
原苏联库得梁采夫提出，他 认为在许多天体上发现碳氢 化合物，火山喷发岩中也发 现有沥青，甚至于在岩浆岩 中也找到有为数极少的石油， 这些石油的形成同基性岩浆 冷却时碳氢化合物的合成有 关，正是因为这是在高温高 压下形成，才会使许多不饱 和碳氢化合物被聚合成饱和 的碳氢化合物。
第一章：石油天然气的生成
•石油的组成及其物理化学特征 •天然气的组成及其物理化学特征 •石油天然气的生成
两种成因论之争 油气生成的物质基础 油气生成的主要母质 油气生成的阶段性及其产物 烃源岩类型 天然气成因类型简介
§1石油的组成及
一、定义
其物理化学特征 石油（oil）是什么？简单地说，
石油是指赋存于地下岩石孔隙中，以
§ 1石油的组成 及其物理化学特
征
三、物理性质
颜色：无色→淡黄色→黄褐色→深褐色→ 黑绿色→黑色。无色石油有的是一种轻质 油，甚至可以即采即用；有的是油气运移 过程中吸附效应。
密度：石油相对密度变化较大，一般均小 于1.0，对应于上述的颜色，浅色的相对密 度低，深色的相对密度高。
粘度：衡量石油流动性能的指标。一般来 说受地下温度、压力和成分影响较大，温 度升高粘度降低，压力增大粘度也增加， 密度大的石油粘度相对也较大。
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我国原油 原油名称 大庆 胜利 孤岛 新疆 大港 欢喜岭 高升 井楼 二连 江汉 S，m% 0.10 0.80 2.09 0.05 0.12 0.26 0.56 0.32 0.16 2.09 N，m% 0.16 0.41 0.43 0.13 0.23 0.41 0.72 0.74 0.44 0.47
#偏重的常规原油（第一特点）
粘度、凝点、蜡含量、胶质、沥青质、水分等
1.定义－Definition 定义－ 定义
天然物质
Petroleum 石油
产物 Naphtha Gasoline Kerosene Diesel
Wax Vacuum Gas oil Residuum Asphalt Tar Pitch Coke Synthetic crude oil
C10H22 C14H302.2 2.141.80 1.80
0.80 0.70
信息： 信息：
同系物中， 分子量越大， H/C比 （ a） 同系物中 ， 分子量越大 ， H/C 比 越小 不同系列中，分子量相近， （ b） 不同系列中 ， 分子量相近 ， H/C 次序为 烷烃 >环烷烃 >芳香烃
(2) 结构信息
衍生物
油分 石脑油 Oils 汽油 Saturates 饱和分 煤油 Aromatics 芳香分 胶质 柴油 Resins 蜡 Asphaltene 沥青质 减压瓦斯油 Carbenes 碳青质 Carboids 油焦质 渣油
Crude oil
Heavy Oil Mineral wax Bitumen Asphaltite Asphaltoid Oil sand Kerogen Natural gas
族组成: (3) 族组成:
按烃类分: 链烷烃、环烷烃、芳烃、 按烃类分: 链烷烃、环烷烃、芳烃、非烃
（4）结构族组成
由于高沸点馏分及渣油中， 由于高沸点馏分及渣油中 ， 各种类型分子数目繁 分子量极大， 而且由于分子量极大 且结构复杂， 多 ， 而且由于 分子量极大 ， 且结构复杂 ， 往往在 一个分子中同时含有芳香环、 一个分子中同时含有芳香环 、 环烷环以及相当数 目的侧链烷。无法用族组成法表示。 目的侧链烷。无法用族组成法表示。 结构族组成分析法就是确定复杂分子混合物中， 结构族组成分析法就是确定复杂分子混合物中 ， 烷基、 环烷基和芳香基这些结构单元的量， 烷基 、 环烷基和芳香基这些结构单元的量 ， 而不 考虑在分子中这些结构单元的结合方式。 考虑在分子中这些结构单元的结合方式。
聚烯烃、纤维、橡胶
乙烯 生产
减压蒸 馏
润 滑 油
汽 油 柴 油
催 化 重 整
减一 减二 减三 减四 减五
减压馏分油 （VGO） ）
芳烃 生产
减压渣油
催化裂化 加氢裂化
焦化
催化裂化
加氢裂化
溶剂脱沥青
气体加工： 气体加工：MTBE，烷基化等 ，
主要加工过程
常减压 蒸馏 催化裂化 热裂化 重、残油 延迟焦化
2.2 石油的氢碳原子比
原子比， （1） 石油中 H/C 原子比 ，也代表着芳香性趋势
大庆 1.86 石蜡基 大庆 1.74 0.16 任丘 1.81 石蜡基 胜利 1.63 0.22 胜利 1.79 中间基 单家寺 1.30 0.29 孤岛 1.66 环烷基 H/C
H/C fA
(2)
石油馏分中，随馏分变重， 石油馏分中 ，随馏分变重，H/C 原子比逐渐减小
表示化合物的芳香化程度 H/C C20H42 2.1
C14H27
） （a）
fA(芳碳率 芳碳率) 芳碳率 0 0.3
1.7
C10H21
1.4 1.1
C2H3
0.5 0.7 0.9
C6H13
0.8
碳数相近的情况下， 原子比越小 芳香化程度越高。 比越小， 碳数相近的情况下，H/C 原子比越小，芳香化程度越高。
(b) 表示芳香环的缩合程度
Aromatic Aromatic Aromatic Perepheral Carbon -CAP 外周边碳原子 Internal Carbon CI 内碳原子 连接 2 个及以上芳香碳原子 fused Carbon CF 迫位碳原子 位于 3 个芳环上 H/C 0.74 0.64 0.62 CA 30 22 21 CAP 22 14 13 CI 8 8 8 CF 0 0 1 CAP/ CA 0.73 0.64 0.62 缩合 类型 *1 *2 *3
分 为 黑 沥 青 gilsonite, 辉 沥 青 glace pitch, 脆 沥 青 graphamite
AsphaltoidAsphaltoid- pyrobitumens, 焦沥青 ， 难熔化 ， 不溶 于CS2 Carbenes—碳青质，可溶于CS 不溶于CCl Carbenes 碳青质，可溶于CS2，不溶于CCl4 碳青质 Carboids—油焦质, 不溶于CS Carboids 油焦质, 不溶于CS2 油焦质 Kerogen—油母质，干酪根， Kerogen 油母质，干酪根，油页岩中的有机质 油母质
0.60
20
12
8
2
0.60
*3
0.58
19
11
8
3
0.58
*3
*1-联苯型芳烃；*2 联苯型芳烃； 联苯型芳烃 缩合芳环。 缩合芳环。
cata-condensed ，渺位缩合芳环 *3 peri-condensed，迫位 渺位缩合芳环; ，
小结： 小结：
CI RA = +1 2
（a）环数目一定后，内碳原子即为定值 环数目一定后， 增加一环，增加2个内碳原子） （增加一环，增加2个内碳原子） 在同样芳环数条件下， 越小，缩合程度越大。 （b）在同样芳环数条件下，H/C 越小，缩合程度越大。 越大（ CAP/CA减小 减小） （ c）CF 越大 （ CAP/CA 减小 ） ， 表示缩合程度的参 其值越大，缩合程度越大。 数，其值越大，缩合程度越大。
℃ 145~200℃ ℃ 250~300℃ 350~400℃ ℃ 350 500℃ 〉500℃
大庆馏分油
H/C
2.03
1.96
1.91
1.73
2.3石油加工过程中的H/C比平衡 2.3石油加工过程中的H/C比平衡 石油加工过程中的H/C
重质油改质的目的是将其变为轻馏分。 这一过程可以认为是H/C增大的过程，其主 要途径为：
第一章 石油的组成
第一节 石油的表观性质 石油的元素组成 第二节
石油的碳氢元素组成， H/C原子比的规律及包含的 石油的碳氢元素组成 ， H/C 原子比的规律及包含的 结构信息。 结构信息。
第三节 第四节
石油直馏馏份的烃类组成 石油非烃化学
汽油单体烃组成、 汽油单体烃组成、柴油及减压馏分油的族组成 石油含硫化合物，石油含氮化合物，石油含氧化合 石油含硫化合物， 石油含氮化合物， 物化学
主要加工过程
加氢裂化
实质上是催化加氢和催化裂化二种反应 的有机结合，但有特点： 的有机结合，但有特点： （a）原料广泛 轻质油收率高， （b） 轻质油收率高，操作灵活性大
溶剂脱沥青生产
制取道路沥青、 制取道路沥青 、 建筑沥青原料为重质石 油渣油。 油渣油。
润滑油生产
减压蒸馏， 减压蒸馏，溶剂脱沥青 溶剂脱蜡
元素组成
原油中各种元素的比例为： 原油中各种元素的比例为：
C：83-87% 83-87% 11-14% H：11-14% O：0.05~2.00% O<5 S.N.O<5%
2 元素组成
（1）碳氢：C：83.0% ～87.0% H：11 ～14% ）碳氢： ： ： H/C原子比（加工难易程度、化学组成、分子结构等信 息） 如：C6H14（2.4）、C6H12（2）、C6H6（1） 加氢或脱碳------石油加工的实质
热裂化 汽油馏分、中间馏分等 高沸点残油直至焦炭
缩合
主要加工过程
催化重整
芳构化、异构化重整， 芳构化 、 异构化重整 ， 是生产优质的发 动机燃料（高辛烷值汽油） 动机燃料 （ 高辛烷值汽油 ） 、 重要的化 工原料（芳香烃） 工原料 （ 芳香烃 ） 和廉价氢气的重要来 十分重要的地位。 源。十分重要的地位。
Heavy Oil-重质油 OilBitumen
Native asphalt, extra heavy oil, from sand（ sand） 半固体、 oil sand（bitumenous sand）， 半固体 、 粘到脆性沥青状物质
定义－ 定义－Definition
Asphaltite-沥青岩，天然存在的褐色、 Asphaltite- 沥青岩 ， 天然存在的褐色 、 黑色固体状物 Bitumen相比含更多不溶于常规有机溶剂矿物质 相比含更多不溶于常规有机溶剂矿物质， 质 ， 和 Bitumen 相比含更多不溶于常规有机溶剂矿物质， 溶于 应焦 产率高 高 熔化 1 15 可 溶 于 CS2, 热反 应焦产 率高 , 高熔 化 温 度高 11 5 300℃ 300℃
3. S、N、O杂原子 S：硫含量也作为衡量原油质量的一个指标：>2%高硫原
油、0.5～2%含硫原油、<0.5%低硫原油 含硫造成腐蚀、产品生产氧化硫，遇到水会形成酸雨等
N：
产品安定性
我国低硫高氮（第三特点） 我国低硫高氮（第三特点） O： 以环烷酸存在 环烷酸盐是表面活性剂，易乳
化，使油含水高，腐蚀设备
我国H/C原子比偏低（第二特点） 原子比偏低（第二特点） 我国 原子比偏低
2.1 H/C 原子比
对石油组成中特别重要的是H/C 原子比， 对石油组成中特别重要的是 H/C 原子比 ， 包含着许多结构信息
（1） 不同烃类 H/C 原子比 ） 链烷烃 环烷 C6H14 2.33 芳香 2.00 1.00