第2章油气水

六．海、陆相石油的基本区别
内容 石油类型 石蜡含量 硫含量 微量元素 碳同位素 海相石油 陆相石油
芳香—中间型、石 以石蜡型为主，部 蜡—环烷型为主 分为石蜡—环烷型
低（＜5%） 高 V、Ni含量高，且 V/Ni＞1 δ13C＞-27‰ 高（普遍＞5%） 低 V、Ni含量低，且 V/Ni＜1 δ13C＜-29‰
§2
一．概念
天然气
(natural gas/gas)
从广义上讲，天然生成于自然界的一切气体 都可称为天然气。在石油和天然气地质学中研究更 多的是沉积圈中以烃类为主的天然气。随着天然气 工业的发展，人们对一些非烃气和稀有气体如CO2、 H2S、Ar气也开始给予重视。
二．产出状态
沉积圈中的天然气，依其存在的相态可分为： 游离气、溶解气、吸附气和固态气水合物。 按其分布特征可分为分散型和聚集型，前者 包括水溶气、油溶气、煤层气、吸附气及固态水合 物中的气；后者包括气藏气、气顶气和凝析气。
(第三系原油)
新增：
油区
中国原油性质（引自李克玉，1996）
原油相对密 度 0.86— 0.85 地下粘度 (mPa² s) 6.7--10.5 21— 24 0.83— 0.97 O.82--0.96 0.81--0.97 0.85— 1 0.81--0.92 0.94 0.83 0.78— O.88 0.85— O.93 1.6--3.8 1--6.6 8.6--29 3.5--8.9 0.85 0.85 O.86 0.80— 0.86 3.3 1.7— 7.6 5.9 0.3--13 -4— 21 31 6— 42 7— 19 25 15— 25 1— 4.8 9— 24 O.5— 298 O.8--1.6 0.5--3.6 1.3— 66 O.9— 9.8 凝固点 (C) 24— 38 18— 20 -26 -31— 37 28— 34 -29— 35 19— 42 2— 30 19— 32 28— 44 -6— 43 20 4.2— 20.7 2.8— 11 11— 44 1.4— 3 17.2 36— 54 0.3— 0.9 0.48 0.157 O.09— 0.13 20.8 O.29— 8.8 含 蜡 (％ ) 含 胶 (％ ) 含 硫 (％ )
2．环烷烃 石油中多为五员环和六员环。 应用：环己烷/环戊烷 ~ 生油温度
3．芳香烃 石油中有：苯、萘（二环）、菲和蒽（三环） 环烷芳烃以四环、五环最重要，多与甾、萜类 化合物有关，属生物成因标志物。
三种烃类在世界石油烃组成中所占的比例（%）
烃类名称
烷烃 环烷烃 芳香烃
范围
0～70 20～80 5～60
汽油
渣油
＞500
35-190 190-260 260-320
石油的组分
利用不同成分化合物对有机溶剂和吸附剂具有的 选择性溶解和吸附性能，通过在一定程序下选用不同 有机溶剂和吸附剂，从而将石油分成饱和烃、芳烃、 胶质和沥青质等4种成分。
考虑到轻馏分具有较强的挥发性，在储存、运输
过程中容易造成误差，故在对石油组分进行地球化学
世界气藏化学组成图
国内外某些气田的天然气化学成分（％）
国别 中 国 气田名称 产层 CH4 重烃气 CO2 N2 H2S H2 He
圣灯山 石油沟
大庆 大港 前 苏 联 美 国 乌连戈伊 乌克蒂尔 杜依马兹 米尔斯兰契 潘汗德-胡果顿 本得隆起
P1 T1
K1 Es3 K1 P D S P P
94.57 97.80
2．含硫化合物 有H2S、硫醇（RSH）、硫醚（RSR′）、
噻吩等。 3．含氮化合物
可分两类： 碱性氮化物：多为砒啶、喹啉等 非碱性氮化物：主要是砒咯、卟啉等——动 物血红素和植物叶绿素都属卟啉类化合物，且结
构相同（见下图）
除上述已经分离和鉴定出的各种化合物外，石油中还有 一定数量的、由多种元素（C、H、O、S、N等）组成的、 结构极为复杂的高分子化合物，因受分离技术的限制，目前 对其具体的结构特征尚不清楚，统称其为沥青质。

k F P QL
4．荧光性 这种冷发光现象由多环芳香烃和非烃引起。 发光的颜色取决于石油性质，强度则与石油或沥青 物质的浓度有关，一般只要10ppm即可发光。
5．旋光性 当偏振光通过石油时，偏转面将要旋转一 定角度，一般是0.1°~几度，且天然石油主要是 右旋的。 6．溶解性 石油在水中的溶解度很低。C数相同时，烷 烃＜环烷烃＜芳香烃；除甲烷外，各族烃类在水 中的溶解度都随分子量增加而增大；外界条件的 影响是：与温度正比、皂胶粒正比、水中无机盐 分反比。 但石油却极易溶于苯、CCl4、氯仿、石油醚、 醇等有机溶剂。
三．化学组成
天然气主要以气态的低分子烃和非烃气体(如CO2、 H2S、N2)及微量惰性气体（如He、Ar）组成。
由图可见，绝大多数气藏 以烃气为主，其中又以甲烷气 比例最高，只是在油田伴生气 （气顶气）中，才有较高的重 烃（多为C2H6、C3H8）含量。 一般认为，C2+＞5%的天 然气称为湿气，而C2+＜5%的 统称为干气。
0.5 8.6
四．物理性质
一般无色，可有汽油味或H2S味，可燃烧。
1．相对密度（比重）
标准状态（1atm，20℃），单位体积天然气与 空气的重量之比，一般0.65~0.75。 2．粘度 远小于液态石油。一般在0℃时为0.0031mPa· s， 20℃时为0.120mPa· s。随气体分子量的增大而减小， 随温、压的增大而增大。
大庆 扶余 辽河 大港 华北 胜利 中原 河南 江汉 江苏 新疆 青海 玉门 长庆 广西 珠江口
22— 32 18— 23 2— 10 2.2— 29 11— 20 2.5— 24
11— 18
0.025— 0.08 0.1
7.5— 41 3— 39 6— 39 3.6— 4.5 O.4— 1.4 0.16
第二章 油气藏中的流体
——油、气、水的化学组成和物理性质
油 气 水 在 油 气 藏 （ 岩 石 ） 中 的 分 布
§1
一．概念
石油(petroleum/crude oil)
石油的定义：“混合物” 成分：以烃类为主 + 数量不等的非烃化合物及微量 元素 相态：以液态为主 ，可溶解大量天然气与固态物质
为重油。 西方：API度 3．粘度：表示石油流动分子之间相对运动所引起 的内摩擦力大小，粘度越大，流动性越差。可分 为动力粘度、运动粘度和相对粘度。
在SI制中，动力粘度的单位为Pa· s，定义是：当 1Pa的切力（△P）作用于液体，使相距（L）为1m、 面积（F）为1m2的两液层发生相对恒速流动，流量 （Q）为1m3/s时的动力粘度就为1Pa· s。公式为：
分析时，常先对石油进行蒸馏，一律去掉低于210℃的
馏分，仅保留大于210℃的馏分进行分离。具体的分析 流程见下图。
四．物理性质
1．颜色：浅（淡黄色）——深（黑色）
2．相对密度（比重）：在1atm（101325Pa）压力
下，单位体积的20℃石油与4℃纯水的重量比，通
常以d420表示。一般介于0.75 ~ 0.98，大于0.9的称
*4．天然气的逆凝结和逆蒸发
自然界存在这样一种气藏，在地下深处高温高 压下呈气相，采到地面时，反而凝结为液态，称为 凝析气藏，地面的凝析油通常为浅色、轻质油。
其相对密度通常在55°API以上(15.5℃(60℉)时的
相对密度小于 0.759)。这与一般的等温加压、减
压过程恰好相反，称之为逆凝结和逆蒸发。据研究，
此种现象常发生于二组分以上的物质体系内。
要准确理解凝析气藏的成因，需从理想气体、 单一组分真实气体、以及两组分以上混合气体的 P-V图或相图入手，加以说明。
凝析气藏成因
理 想 气 体 在 不 同 温 度 下 的 压 力 体 积 关 系 -
真 实 气 体 在 不 同 温 度 下 的 压 力 体 积 关 系 -
由图可知，不同地区、不同类型原油的同位素类 型曲线间有着明显差别，能有效解决成油环境、油源 对比及石油演化等方面的问题。
三．化合物组成
组成石油的化合物有两类： （一）烃类化合物 1．烷烃 C4以下为气态，C5~C16为液态，C17以上为固态。
原
•奇碳优势 •主峰碳
正烷烃分布曲线
异戊间二烯型烷烃（姥鲛烷Pr、植烷Ph最丰 富），一般认为由叶绿素的侧链——植醇演化而来。
(泡点线)
(露点线)
混 合 体 系 的 压 力 — 温 度 关 系 与 相 态 分 布
液相
气相
存在条件：二组分以上体系，一定T、P范围
§3
油田水
(oilfield water/undergroud water)
一．概念与来源
与油气的生成、运移、聚集、逸散有关的地下水， 均可称之为油田水，与油、气组成统一的流体系统。 有时所说的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。 承托 底水 边水 上层水 下层水 夹层水
δ 值的定义是： δ 值（‰）=（Rs/Rr - 1）³1000 式中Rs和Rr分别代表样品和相应标准的同位素 比值（重/轻）。可看出，Rs越小，δ 值越小。
关于稳定同位素的标准值，国际上通用氢为
SMOW，碳用美国南卡州皮狄组美洲拟箭石 （PDB）。
图2-1 原油碳同位素类型曲 线(据廖永胜，1982（实 线）；Stahl，1977（虚 线）) Ⅰ-福山凹陷，Ⅱ-莺歌海西 部凹陷,Ⅲ和Ⅳ-涠西南凹陷） 1-福25井E，2-莺9井N，3湾2井E，4-湾9井Pz，5-莺2 井E，6-湾5井N
83.82
0.99 0.40
13.0
0.24 2.43 0.20 1.10 0.10
0.11 2.58 0.46 0.09 0.1 0.2 1.2 0.1 0.8 89.9 14.0 2.3 0.1