石油地质学课件 第一章石油天然气地层水
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石油天然气地质与勘探PPT课件
四、流体饱和度
1. 油、气、水在储层孔隙中的含量分别占总孔 隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。
So
Vo Vp
Vo
Vr
100%
式中：
So、Sw、Sg——分别为油、水、 气的饱和度,％。
Sw
Vw Vp
Vw
Vr
100%
Vo、Vw、Vg—— 分 别 为 油、水、
气在储集空间中所占的体积， cm3；
纯钙质、铁质、硅质――相反。
b.胶结物数量：较少——好；多——差 c.胶结 类型 ：接触式 ——好，
孔隙式——中等
胶结类型示意图
第45页/共99页
成岩作用带对储层特性的影响（据Surdam等，1989）
成岩作用带 浅部
温度 ＜80℃
主要成岩作用过程
保存或增加孔隙度
破坏孔隙度
颗粒薄膜作用（抑制后期石 粘土充填作用；碳酸盐或硅质胶结物
较多
生
孔
白云石的
较多
隙
菱铁矿的
较多
的 溶解作用 成 岩
硫酸盐的 其它蒸发岩的
较少 较少
作
硅酸盐的
很少
用
其它非硅酸盐的
很少
第36页/共99页
鉴别碎屑岩次生孔隙的岩石学标志
第37页/共99页
（二）碎屑岩储集层的喉道类型
图 3-10 孔隙喉道的类型（据罗蛰潭，1986） a 喉道是孔隙的缩小部分；b 可变断面收缩部分是喉道； c 片状喉道；d 弯片状喉道；e 管状喉道；1 一喉道；2 一孔隙
75
100 S饱
50
0
汞注入量,%
第27页/共99页
A、排驱压力（Pd）：
润湿相流体被非润湿相流体排替所需要的最小压力。
石油地质学第一章1-6
②随着石油成熟度增加，芳烃系列向低环 演化。
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
４、非烃化合物 （Non-hydrocarbon chemical compound）
主要是含硫、氮、氧三种元素的有机化合物，主要集中在 石油的高沸点馏分中。
含硫化合物：最重要的非烃化合物，存在于中、重馏分中。 主要有硫醇（-SH）、硫化物（-S-）（包括硫醚 R-S-Rˊ、环 硫醚）、二硫化物（-S-S-）以及噻吩衍生物。此外，还有元 素硫、硫化氢。硫来自有机物的蛋白质和围岩的含硫矿物石膏 等
含氧化合物：主要有酸性和中性
酸性含氧化合物中有环烷酸、脂肪酸 及酚，总称石油酸；中性含氧化合物有 醛、酮等，其含量较少。 酸性含氧化合 物中环烷酸最多，占酸性物质90%以上， 易与碱金属作用生成环烷酸盐，极易溶 于水，因此，油田水中环烷酸可作为一 种含油气性直接标示。
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
(二) 比重：是指１atm下，20℃石油与4℃纯水单位体 积的重量比，用d420表示（中国和前苏联）
一般介于0.75～0.98之间，变化大。 >0.9——重质油；<0.9——轻质油。 美国通常用API度、西欧用波美度来表示石油的比重。
关系如下： API=141.5/15.5C时比重 -131.5 波美度=140/15.5C时比重 -130
（五）馏分、组分和化合物组成三者的关系
组分（溶剂分离） 族分（热色谱鉴定） 馏分（热分离）
油质
饱和烃
汽油
苯胶质
芳香烃
煤油
酒精苯胶质非烃柴油沥青沥青质重油沥青
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
二、石油的物理性质
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
４、非烃化合物 （Non-hydrocarbon chemical compound）
主要是含硫、氮、氧三种元素的有机化合物，主要集中在 石油的高沸点馏分中。
含硫化合物：最重要的非烃化合物，存在于中、重馏分中。 主要有硫醇（-SH）、硫化物（-S-）（包括硫醚 R-S-Rˊ、环 硫醚）、二硫化物（-S-S-）以及噻吩衍生物。此外，还有元 素硫、硫化氢。硫来自有机物的蛋白质和围岩的含硫矿物石膏 等
含氧化合物：主要有酸性和中性
酸性含氧化合物中有环烷酸、脂肪酸 及酚，总称石油酸；中性含氧化合物有 醛、酮等，其含量较少。 酸性含氧化合 物中环烷酸最多，占酸性物质90%以上， 易与碱金属作用生成环烷酸盐，极易溶 于水，因此，油田水中环烷酸可作为一 种含油气性直接标示。
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
(二) 比重：是指１atm下，20℃石油与4℃纯水单位体 积的重量比，用d420表示（中国和前苏联）
一般介于0.75～0.98之间，变化大。 >0.9——重质油；<0.9——轻质油。 美国通常用API度、西欧用波美度来表示石油的比重。
关系如下： API=141.5/15.5C时比重 -131.5 波美度=140/15.5C时比重 -130
（五）馏分、组分和化合物组成三者的关系
组分（溶剂分离） 族分（热色谱鉴定） 馏分（热分离）
油质
饱和烃
汽油
苯胶质
芳香烃
煤油
酒精苯胶质非烃柴油沥青沥青质重油沥青
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
二、石油的物理性质
石油地质学第一章油气水的组成和性质精品PPT课件
（四）、馏份组成（Fractions）
根据各馏份沸点不同进行蒸馏区分（据潘钟祥等，1986）
（蒸馏） 馏分
切割温度℃
轻馏分
石油气 ＜35
汽油 C5~11 35-190
中馏分
煤油C9~16 190-260
柴油 C13~23 260-320
重瓦斯 油
320-360
重馏分 润滑油 渣油 360-530 ＞530
21-окт-20
8
第一节 原油的成分和性质
3、芳香烃（Aromatics）
分子中含有苯环的烃类，属不饱和烃。 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％。
原油（Crude Oil）：是石 油的基本类型，赋存在地 下储集层内，在常温、常 压条件下呈液态的。
21-окт-20
2
第一节 原油的成分和性质
二、原油的化学组成 （一）、元素组成（Elemental composition）
世界上各油田所产原油的性质虽然千差万别，但它们的元素组成是 一致的，基本是由碳、氢、硫、氮、氧五种元素组成，而且主要是碳和 氢。它们在原油中含量的一般范围是：
最重要：异戊二烯型烷烃（植烷，姥鲛烷）生物标志化合物 。
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)
常见类异戊二烯型烷烃结构示意图
油气藏中的流体石油天然气和油田水最新课件
来源：异戊间二烯烷烃具有生物成因意义，是重要的生物 标志化合物。同源的石油所含异戊间二烯类烷烃类型和含量都 十分接近。因此，常用于油源对比标志（指纹化合物），近来 也用于沉积环境研究。
烷烃分子结构的特点是什么？
单键相连 排列成直链式
第一章 油气藏中的流体—石油、天然气和油田水
3、环烷烃
由许多围成环的多个次甲基（-CH2-）组成。组 成环的碳原子数可以是大于3的任何数，相应称为三 员环、四员环、五员环等。石油中的环烷烃多为五员 环或六员环。
上节回顾 • 石油地质学的概念
又称石油及天然气地质学，是研究
地壳中油气藏及其形成原理和分布
规律的一门科学。
第一章 油气藏中的流体— 石油、天然气和油田水
第一节 石 油
一、石油的概念及组成 二、石油的化合物及特征 三、石油的分类 四、海陆相原油的基本区别 五、石油的物理性质
教学目的与教学思路
要求掌握石油的概念；石油的元素组成；石 油化合物组成及特征；石油的分类；石油的 物理性质。
石油中已鉴定出的正构烷烃有C1～C45，个 别报导曾提及见到C60正烷烃，但大部分正构烷 烃碳数≤C35。石油中多数占15.5%（体积），轻 质石油可达30%以上，而重质石油可小于15%。
第一章 油气藏中的流体—石油、天然气和油田水
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
其含量与成熟度有关：成熟度低→高，由多环→ 单、双环。一般单、双环占环烷烃的50.5%；三环占 环烷烃的20%；四、五环占环烷烃的25%。
原油中大于四环的环烷烃一般具有很高的旋光性， 所以没成熟的原油旋光性高。多环环烷烃与四环的甾 族化合物和五环的三萜稀类化合物很相似，被作为有 机成因的主要证据之一。
烷烃分子结构的特点是什么？
单键相连 排列成直链式
第一章 油气藏中的流体—石油、天然气和油田水
3、环烷烃
由许多围成环的多个次甲基（-CH2-）组成。组 成环的碳原子数可以是大于3的任何数，相应称为三 员环、四员环、五员环等。石油中的环烷烃多为五员 环或六员环。
上节回顾 • 石油地质学的概念
又称石油及天然气地质学，是研究
地壳中油气藏及其形成原理和分布
规律的一门科学。
第一章 油气藏中的流体— 石油、天然气和油田水
第一节 石 油
一、石油的概念及组成 二、石油的化合物及特征 三、石油的分类 四、海陆相原油的基本区别 五、石油的物理性质
教学目的与教学思路
要求掌握石油的概念；石油的元素组成；石 油化合物组成及特征；石油的分类；石油的 物理性质。
石油中已鉴定出的正构烷烃有C1～C45，个 别报导曾提及见到C60正烷烃，但大部分正构烷 烃碳数≤C35。石油中多数占15.5%（体积），轻 质石油可达30%以上，而重质石油可小于15%。
第一章 油气藏中的流体—石油、天然气和油田水
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
其含量与成熟度有关：成熟度低→高，由多环→ 单、双环。一般单、双环占环烷烃的50.5%；三环占 环烷烃的20%；四、五环占环烷烃的25%。
原油中大于四环的环烷烃一般具有很高的旋光性， 所以没成熟的原油旋光性高。多环环烷烃与四环的甾 族化合物和五环的三萜稀类化合物很相似，被作为有 机成因的主要证据之一。
石油地质学(柳广弟)第一章 油水
环丙烷
环戊烷
环己烷
（3）芳香烃（Aromatics）
• 分子中含有苯环的烃类，属不饱 和烃。
• 按结构可分为：
– 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）
单环芳烃具特殊芳香味，有毒。
油气水
苯 甲苯
（三）石油的非烃组成
硫化氢
thiophene (C4H4S)
噻吩
油气水
corrosion
油气水
（2）含氮化合物（Nitrogen compounds） • 含量一般万分之几－千分之几 • 金属卟啉类化合物 ：石油有机成因证据之一 （叶绿素 血红素） • 油源对比—V/Ni 比值
（3）含氧化合物（Oxygen compounds） • 含量一般千分之几 • 石油酸中环烷酸最重要（水化学找油标志）
中馏分
重馏分
煤油 C9~16
190-260
柴油 C13~23
260320
重瓦斯 润滑油 油
320-360 360-530
渣油 ＞530
油气水
汽油 煤油 柴油
润滑 油石 蜡和 沥青
二、石油的化学组成
油气水
（一）元素组成
（C、 H、 S、 N、 O、） Fe、 Ca、 Mg、 （Si）、 A1、 V、 Ni、 Cu、 Sb、 Mn、 Sr、 Ba、 B、 Co、 Zn、 Mo、 Pb、 Sn、 (Na)、 K、P、 Li、Cl、Bi、Be、Ge、Ag、 As、Gd、Au、Ti、Cr、Cd
油气水
• V、Ni含量及V/Ni 可用于烃源岩有机相确定及油源对比.
海相石油与陆相石油V、Ni含量及V/Ni比的差别
石油天然气地质第一章 (3)
二、油田水矿化度 矿化度： 矿化度：单位体积水中所含溶解状态的固体物质 总量。 总量。
即单位体积水中各种离子、元素及化合物总含量。 即单位体积水中各种离子、元素及化合物总含量。 g/L、mg/L、ppm（百万分之一）表示。 用g/L、mg/L、ppm（百万分之一）表示。 油田水矿化度比地表水高，且随埋深增大而增大。 油田水矿化度比地表水高，且随埋深增大而增大。 河湖水：几百mg/l 河湖水：几百mg/l 海 水：35000 mg/l 油田水：几千– 数十万mg/l 陆相盆地比海相低。 油田水：几千– 数十万mg/l ，陆相盆地比海相低。
一、油田水的产状和来源
▲油气层水与油、气分布相对位置分:边水,底水； ▲非油气层水与油相对位置分：上层水，夹层水，
下层水； ▲水在储层存在状态分：气态水，吸附水，毛细 管水，自由水
边水和底水
底水: 油藏外边缘以内直 接与油气相接触，在下边 衬托油藏的油气层水。 边水: 油藏外边缘以 外的油气层水，实际 上是底水的外延。
NaHCO3型 Na2SO4型
＞1
＞1
＜0
＞1
＜1
＜0
四种类型水的形成条件： 四种类型水的形成条件： 型水： （1）CaCl2型水： ）
形成于地壳深部封闭性良好、水体交替停滞的还原环境。 形成于地壳深部封闭性良好、水体交替停滞的还原环境。
由于地下水高度浓缩，其它盐分沉淀，水中氯化物占优势，主要 盐分为NaCl，其次为CaCl2 、MgCl2 。水与岩石长期相互作用，使 岩石中吸附状阳离子Ca2+与地下水中浓度极大的阳离子Na+进行阳 离子交换作用，形成CaCl2型水。 2NaCl＋Ca2+（吸附状的）→CaCl2＋2Na＋（吸附状的） ＋ 吸附状的） 吸附状的）
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。
石油地质学PPT课件
• 旋光性：当偏光通过石油时，偏光面会发生旋转，这个角叫旋光角， 多数为右旋，一般随含油地层年代的增长而减小。
• 溶解性：石油难溶于水，而易溶于有机溶剂，如：氯仿、四氯化碳、 苯和石油醚、醇等。
a
30
天然气的成分和性质
• 天然气：广义讲自然界所有天然形成的气体均可以称天然气。狭义的天然气 是气态烃和非烃气。
• 比重：20摄氏度时，一般介于0.75~1.00之间，比重大于0.90的为重 质石油，小于0.90的为轻质石油。
• 粘度：1泊=1达因的切力作用于液体流动速度为1厘米/秒移动1厘米每 平方厘米。石油是粘性流体。厘泊=1/100泊。 大庆油田的石油粘度为19~22厘泊。
• 荧光性：在紫外线照射下发出荧光，是一种冷发光现象，常用于检测 岩芯是否含油。饱和烃不发光，芳香烃和非烃发光。轻质油发浅兰色， 含胶质多的石油一般发绿或黄色，含沥青多的石油发褐色荧光。
3 溶解气：溶于水或石油的天然气，常溶于饱和或过饱和的油藏中，重烃气 高达40%。
4 凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发（可逆裂解） 为气体，称为凝析气，一旦采出后，由于地表压力、温度降低而凝结为轻质 油，即凝析油。一般分布在地下3000-4000米深处。
5 固态气体化合物：在海洋底特定压力和温度条件下，甲烷气体分子天然地
1939年于老君庙打下第一口井，39年a8月日喷原由10吨。
15
我国现代石油工业
玉门油田的开发，有力地支持了中国的抗日战争
建国后第一个大型油田：新疆克拉玛依油田
大庆油田的发现：1955年始，开始地质普查，1959年9月26日，松基3 井喷出高产油流，从而发现了大庆油田。大庆油田已经稳产5000万吨 以上达20多年了，至少还可以稳产10年以上，是中国最大的国有企业。
• 溶解性：石油难溶于水，而易溶于有机溶剂，如：氯仿、四氯化碳、 苯和石油醚、醇等。
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天然气的成分和性质
• 天然气：广义讲自然界所有天然形成的气体均可以称天然气。狭义的天然气 是气态烃和非烃气。
• 比重：20摄氏度时，一般介于0.75~1.00之间，比重大于0.90的为重 质石油，小于0.90的为轻质石油。
• 粘度：1泊=1达因的切力作用于液体流动速度为1厘米/秒移动1厘米每 平方厘米。石油是粘性流体。厘泊=1/100泊。 大庆油田的石油粘度为19~22厘泊。
• 荧光性：在紫外线照射下发出荧光，是一种冷发光现象，常用于检测 岩芯是否含油。饱和烃不发光，芳香烃和非烃发光。轻质油发浅兰色， 含胶质多的石油一般发绿或黄色，含沥青多的石油发褐色荧光。
3 溶解气：溶于水或石油的天然气，常溶于饱和或过饱和的油藏中，重烃气 高达40%。
4 凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发（可逆裂解） 为气体，称为凝析气，一旦采出后，由于地表压力、温度降低而凝结为轻质 油，即凝析油。一般分布在地下3000-4000米深处。
5 固态气体化合物：在海洋底特定压力和温度条件下，甲烷气体分子天然地
1939年于老君庙打下第一口井，39年a8月日喷原由10吨。
15
我国现代石油工业
玉门油田的开发，有力地支持了中国的抗日战争
建国后第一个大型油田：新疆克拉玛依油田
大庆油田的发现：1955年始，开始地质普查，1959年9月26日，松基3 井喷出高产油流，从而发现了大庆油田。大庆油田已经稳产5000万吨 以上达20多年了，至少还可以稳产10年以上，是中国最大的国有企业。
石油地质学
一、名词解释绪论石油地质学是矿床学的一个分支，是在石油和天然气勘探及开采的大量实践中总结出来的一门新兴学科，它是石油及天然气地质勘探领域的重要理论基础课。
第一章石油、天然气、油田水的成分和性质石油沥青类天然气、石油及其固态衍生物，统称为石油沥青类。
它们同煤类、油页岩、一部分硫，都是自然界常见的可燃矿产。
可燃有机矿产或可燃有机岩天然气、石油及其固态衍生物，统称为石油沥青类。
它们同煤类、油页岩、一部分硫，都是自然界常见的可燃矿产。
因为这些矿产多由古代的动物、植物遗体演变而来，属有机成因，又具有燃烧能力，所以常被人们总称为可燃有机矿产或可燃有机岩。
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。
气藏气系指基本上不与石油伴生，单独聚集成纯气藏的天然气。
气顶气系指与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态的天然气。
凝析气当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发而形成的气体，称为凝析气。
一旦采出后，由于地表压力、温度降低而逆凝结为轻质油，即凝析油。
固态气体水合物在洋底特定压力和温度条件下，甲烷气体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中，形成固态气体水合物，或冰冻甲烷或水化甲烷。
油田水所谓油田水，从广义上理解，是指油田区域(含油构造)内的地下水，包括油层水和非油层水。
狭义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。
底水是指含油(气)外边界范围以内直接与油(气)相接触，并从底下托着油气的油层水。
边水是指含油(气)外边界以外的油层水，实际上是底水的外延。
重质油是指用常规原油开采技术难于开采的具有较大的粘度和密度的原油。
与常规油相比，包含了数量较多的高分子烃和杂原子化合物，在物理性质上，具有密度大、粘度大、含胶量高、含蜡量低、凝固点低的特点。
第二章油气显示油气显示石油、天然气以及石油衍生物在地表的天然露头。
液态原油由地下渗出到地面叫油苗。
气苗气苗是天然气的地面露头。
石油天然气地质与勘探
第一章
石油、天然气、油田水的成分与性质第一节石油沥青类概述
第二节石油的成分与性质
第一章
石油、天然气、油田水的成分与性质第三节天然气的成分与性质
第四节油田水的成分与性质
第五节重质油与固体沥青
第六节石油沥青类中的碳、氢等同位素
第二章石油与天然气的形成第一节油气成因假说概述
第二章石油与天然气的形成
第二节油气有机成因有关问题一、生成油气的原始物质
二、促使油气生成的因素
三、有机质成烃演化过程
第二章石油与天然气的形成第三节烃源岩研究
第二章石油与天然气的形成第四节天然气成因及其特征
第三章储集层与盖层
第一节储集层(储集岩体)
第三章储集层与盖层第二节盖层与生储盖组合
第四章石油与天然气的运移第一节概述
第二节油气初次运移。
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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)
常见类异戊二烯型烷烃结构示意图
类异戊二烯型烷烃：以姥鲛烷和植烷为最常用的生物标志化合物
❖ Pr/Ph小于1：还原环境， Pr/Ph大于1：氧化环境 ❖ 酸性水介质环境有利于Pr的形成，而偏碱性水介质 环境有利于Ph的形成。
重 润滑油 360-530℃ C19-C25 高碳数大分子量环烷烃、
馏 渣油 分
>530℃
>C25 芳烃和含S、N、O化合物。
典型中性石油的馏分和化合物的关系图(据Bestougeff，1967；转自陈荣书，1994)
——汽油主要由低分子量的烷烃和环烷烃组成，易挥发。常用辛 烷值来表示汽油在内燃机中燃烧的抗爆性，辛烷值越大，抗爆性越 好，质量也越高。而正构烷烃的抗爆性最小，环烷烃和芳香烃的抗 爆性较大。
（1）烷烃（ Paraffin alkane，石蜡烃，脂肪族烃，CnH2n+2 ）
常 温 常
C1-C4（甲烷–丁烷）——气态 C5-C16（戊烷–十六烷）——液态（直链烷烃）
压 ≥C17——固态
下
正构烷烃：—C—C—C—C— ；—C—C—C—C—C—C—C—C—
C
异构烷烃： —C—C—C—C— ； —C—C—C—C—C—
14
2.非烃化合物
（3）含氮化合物中的卟啉类与生物色素有亲缘关系，被作 为石油有机成因重要证据。高温（>250℃）或氧化条件下， 卟啉即被破坏、分解、所以一般石油中存在卟啉，说明石油 形成和经受的温度都不高于250℃，所以地层越老卟啉越少。
15
卟啉和钒卟啉的结构式
16
二、石油的馏分和组份组成
（一）石油的馏分组成
2
希腊字PETROS（岩石） +
罗马字OLEUM（油） ↓↓↓
PETROLEUM（石油）
“石漆水” “石蜡水” “魔鬼的汗珠” “发光的水” “岩石油”
3
第一节 石 油
一、石油的化学组成 （一）元素组成 1、主要元素：碳、氢、氧、硫、氮 重量百分比 C：84-87% ；H：10-14%；O+N+S：1-4%
不同沉积相 原油的Pr/Ph 变化情况表
沉积相 咸水深湖相 淡水－微咸水深湖相 淡水湖沼相
水介质 强还原 还原 弱氧化-弱还原
Pr/Ph 0.2～0.8 0.8～2.8 2.8～4.0
原油类型 植烷优势 植烷均势 姥鲛烷优势
（2）环烷烃（Cycloalkane；Naphthene）
石油中的环烷烃多为五员环或六员环及其衍生物，以单环和双 环为主。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，广泛应用于烃源岩成熟度分析和油源对比中。
碳、氢：占绝对优势，总量达95－99%，主要以烃类形式 存在，是组成石油的主体。
氧、硫、氮：主要以化合物形式存在；含硫、含氮、含氧 的化合物大多富集于渣油或胶质、沥青质中。
4
S含量：平均为0.65%
半咸－咸水——S高（>1%）；内陆淡水——S低（<1%）
S>2%－高硫原油；S＜0.5%－低硫原油；S＝0.5-2%－含硫原油
压
炉
炉
塔
润滑油 渣油
18
石油的馏分组成： 石油沥青类的馏分组成
馏分名称
沸点 碳原子数
化合物
轻 石油气 馏 汽油 分
<35℃ 35-190℃
C1-C4 C5-C12
烷烃、环柴油 260-320℃ 分 重瓦斯油 320-360℃
C12-C14 C14-C18
烷烃、环烷烃为主，含有 芳烃和含S、N、O化合物。
四环甾烷和 五环萜烷结 构示意图
13
2.非烃化合物
主要是含硫、氮、氧化合物，主要存在于重组分中。 （1）含硫化合物：硫在石油中可以呈元素硫(S)、硫化氢 (H2S)、、硫醚(RSR’)、二硫化物(RSSR′)、噻吩及其同系 物等形态出现。 （2）含氧化合物主要有石油酸（环烷酸、酚、脂肪酸）、 醛、酮等。其中环烷酸可与金属结合形成环烷酸盐，在油 田水中常见，可作为找油的一种标志。
利用石油中各种化合物沸点不同的特点，加热蒸馏，将 原油分离成不同沸点范围（即馏程）的若干部分，每一部分 就是一个馏分。
在实际工作中，用某个温度范围内（馏程）蒸馏出的馏 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。
17
石油的分馏
石油气 汽油
常
煤油
压
柴油
加
加
减
石油 200℃ 热 360℃ 塔 重油 热
（二）石油的组分组成
原油化合物的不同组分，对有机溶剂和吸附剂具有选择 性溶解和吸附性能。根据这一特性，可以选用不同有机溶剂 和吸附剂，将原油分成若干部分，每一部分就是一个组分。
其中，钒（V）和镍（Ni）两元素分布普遍并具成因意义。
钒、镍含量低且V/Ni<1——陆相成因的原油 钒和镍含量较高且V/Ni>1——海相成因的原油
6
一、石油的化学组成
（二）石油的化合物组成
烃类 非烃类
烷烃
环烷烃
饱和烃
芳烃
不饱和烃
含N、含S、含O化合物
目前石油中已鉴定出的烃类化合物超过425种。
7
1.烃类化合物
C
C
8
•正烷烃分布曲线
不同碳原子数
占原油体积%
主峰碳
2.0
的正烷烃相对含
1.5
量呈一条 连续的
1.0
曲线，称为正烷
0.5
烃分布曲线。 0
碳数
1 5 10 15 20 25 30 35
正烷烃分布曲线
9
《不同类型的石油的正烷烃分布曲线图》
异构烷烃（Isoalkane，以≤C10为主）
石油中的异构烷烃以≤C10为主，高碳数者以类异戊二烯 型烷烃最受重视，其特点是在直链上每四个碳原子有一个 甲基支链。
《石油地质学》
第一章 石油、天然气及油田水的基本特征
第一节 石油 第二节 天然气 第三节 油田水 第四节 油气中的碳氢等同位素
油气地质上：
❖ 石油： 赋存在地壳岩石空隙中天然生成的、以液态烃
为主的可燃有机矿产。
❖ 天然气： 广义：自然界存在的一切气体。 狭义：地壳岩石空隙中天然生成的、以烃类为
主的可燃气体。
N、O含量：
石油中含氮量一般小于0.2％，少数样品达0.5％ 以上。
石油中氧的含量分布在0.1～4.5％，均是以结合 氧的形式存在。
5
2.微量元素
除上述5种主要元素外，通过对石油的灰分进行分析，还识 别出50多种微量元素，其含量变化从十万分之几到万分之几， 它们与自然界有机物的微量元素组成十分接近，被作为石油有 机成因的证据之一。
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)
常见类异戊二烯型烷烃结构示意图
类异戊二烯型烷烃：以姥鲛烷和植烷为最常用的生物标志化合物
❖ Pr/Ph小于1：还原环境， Pr/Ph大于1：氧化环境 ❖ 酸性水介质环境有利于Pr的形成，而偏碱性水介质 环境有利于Ph的形成。
重 润滑油 360-530℃ C19-C25 高碳数大分子量环烷烃、
馏 渣油 分
>530℃
>C25 芳烃和含S、N、O化合物。
典型中性石油的馏分和化合物的关系图(据Bestougeff，1967；转自陈荣书，1994)
——汽油主要由低分子量的烷烃和环烷烃组成，易挥发。常用辛 烷值来表示汽油在内燃机中燃烧的抗爆性，辛烷值越大，抗爆性越 好，质量也越高。而正构烷烃的抗爆性最小，环烷烃和芳香烃的抗 爆性较大。
（1）烷烃（ Paraffin alkane，石蜡烃，脂肪族烃，CnH2n+2 ）
常 温 常
C1-C4（甲烷–丁烷）——气态 C5-C16（戊烷–十六烷）——液态（直链烷烃）
压 ≥C17——固态
下
正构烷烃：—C—C—C—C— ；—C—C—C—C—C—C—C—C—
C
异构烷烃： —C—C—C—C— ； —C—C—C—C—C—
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2.非烃化合物
（3）含氮化合物中的卟啉类与生物色素有亲缘关系，被作 为石油有机成因重要证据。高温（>250℃）或氧化条件下， 卟啉即被破坏、分解、所以一般石油中存在卟啉，说明石油 形成和经受的温度都不高于250℃，所以地层越老卟啉越少。
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卟啉和钒卟啉的结构式
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二、石油的馏分和组份组成
（一）石油的馏分组成
2
希腊字PETROS（岩石） +
罗马字OLEUM（油） ↓↓↓
PETROLEUM（石油）
“石漆水” “石蜡水” “魔鬼的汗珠” “发光的水” “岩石油”
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第一节 石 油
一、石油的化学组成 （一）元素组成 1、主要元素：碳、氢、氧、硫、氮 重量百分比 C：84-87% ；H：10-14%；O+N+S：1-4%
不同沉积相 原油的Pr/Ph 变化情况表
沉积相 咸水深湖相 淡水－微咸水深湖相 淡水湖沼相
水介质 强还原 还原 弱氧化-弱还原
Pr/Ph 0.2～0.8 0.8～2.8 2.8～4.0
原油类型 植烷优势 植烷均势 姥鲛烷优势
（2）环烷烃（Cycloalkane；Naphthene）
石油中的环烷烃多为五员环或六员环及其衍生物，以单环和双 环为主。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，广泛应用于烃源岩成熟度分析和油源对比中。
碳、氢：占绝对优势，总量达95－99%，主要以烃类形式 存在，是组成石油的主体。
氧、硫、氮：主要以化合物形式存在；含硫、含氮、含氧 的化合物大多富集于渣油或胶质、沥青质中。
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S含量：平均为0.65%
半咸－咸水——S高（>1%）；内陆淡水——S低（<1%）
S>2%－高硫原油；S＜0.5%－低硫原油；S＝0.5-2%－含硫原油
压
炉
炉
塔
润滑油 渣油
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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
沸点 碳原子数
化合物
轻 石油气 馏 汽油 分
<35℃ 35-190℃
C1-C4 C5-C12
烷烃、环柴油 260-320℃ 分 重瓦斯油 320-360℃
C12-C14 C14-C18
烷烃、环烷烃为主，含有 芳烃和含S、N、O化合物。
四环甾烷和 五环萜烷结 构示意图
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2.非烃化合物
主要是含硫、氮、氧化合物，主要存在于重组分中。 （1）含硫化合物：硫在石油中可以呈元素硫(S)、硫化氢 (H2S)、、硫醚(RSR’)、二硫化物(RSSR′)、噻吩及其同系 物等形态出现。 （2）含氧化合物主要有石油酸（环烷酸、酚、脂肪酸）、 醛、酮等。其中环烷酸可与金属结合形成环烷酸盐，在油 田水中常见，可作为找油的一种标志。
利用石油中各种化合物沸点不同的特点，加热蒸馏，将 原油分离成不同沸点范围（即馏程）的若干部分，每一部分 就是一个馏分。
在实际工作中，用某个温度范围内（馏程）蒸馏出的馏 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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石油的分馏
石油气 汽油
常
煤油
压
柴油
加
加
减
石油 200℃ 热 360℃ 塔 重油 热
（二）石油的组分组成
原油化合物的不同组分，对有机溶剂和吸附剂具有选择 性溶解和吸附性能。根据这一特性，可以选用不同有机溶剂 和吸附剂，将原油分成若干部分，每一部分就是一个组分。
其中，钒（V）和镍（Ni）两元素分布普遍并具成因意义。
钒、镍含量低且V/Ni<1——陆相成因的原油 钒和镍含量较高且V/Ni>1——海相成因的原油
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一、石油的化学组成
（二）石油的化合物组成
烃类 非烃类
烷烃
环烷烃
饱和烃
芳烃
不饱和烃
含N、含S、含O化合物
目前石油中已鉴定出的烃类化合物超过425种。
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1.烃类化合物
C
C
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•正烷烃分布曲线
不同碳原子数
占原油体积%
主峰碳
2.0
的正烷烃相对含
1.5
量呈一条 连续的
1.0
曲线，称为正烷
0.5
烃分布曲线。 0
碳数
1 5 10 15 20 25 30 35
正烷烃分布曲线
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《不同类型的石油的正烷烃分布曲线图》
异构烷烃（Isoalkane，以≤C10为主）
石油中的异构烷烃以≤C10为主，高碳数者以类异戊二烯 型烷烃最受重视，其特点是在直链上每四个碳原子有一个 甲基支链。
《石油地质学》
第一章 石油、天然气及油田水的基本特征
第一节 石油 第二节 天然气 第三节 油田水 第四节 油气中的碳氢等同位素
油气地质上：
❖ 石油： 赋存在地壳岩石空隙中天然生成的、以液态烃
为主的可燃有机矿产。
❖ 天然气： 广义：自然界存在的一切气体。 狭义：地壳岩石空隙中天然生成的、以烃类为
主的可燃气体。
N、O含量：
石油中含氮量一般小于0.2％，少数样品达0.5％ 以上。
石油中氧的含量分布在0.1～4.5％，均是以结合 氧的形式存在。
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2.微量元素
除上述5种主要元素外，通过对石油的灰分进行分析，还识 别出50多种微量元素，其含量变化从十万分之几到万分之几， 它们与自然界有机物的微量元素组成十分接近，被作为石油有 机成因的证据之一。