第1章油氣田地下流體的基本特征22

第一章

油氣田地下流體的基本特征石油的化學(xué)組成及物理性質(zhì)天然氣的化學(xué)組成及物理性質(zhì)油田水的化學(xué)組成及物理性質(zhì)石油油層蓋層天然氣水碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）84-87%11-14%1-4%第一節(jié)石油一、石油的元素組成***（常見(jiàn)30多種）儲(chǔ)存在于地下巖石空隙（孔、洞、縫）中的、天然生成的、以液態(tài)烴為主要化學(xué)組分的可燃有機(jī)礦產(chǎn)。*****石油？1、主要元素組成烴類(lèi)組成化合物，富集于膠質(zhì)、瀝青組分中——諸如Fe、Ca、Mg、Si、Al、V、Ni等，其中V、Ni研究較清楚一、石油的元素組成***2、微量元素（30余種）二、石油的化合物組成

***

碳和氫組成的碳?xì)浠衔锔哌_(dá)420多種1.烷烴（C原子單鍵相連呈鏈?zhǔn)剑ㄒ唬┦椭械臒N類(lèi)化合物（按結(jié)構(gòu)分）正構(gòu)烷烴——C1~C45，≤C35

占原油體積5-25%，輕質(zhì)油中含量高異構(gòu)烷烴——異戊間二烯型，≤C10為主C葉綠素的側(cè)鏈—植醇→生物成因標(biāo)志異戊二烯烴同系列立體化學(xué)結(jié)構(gòu)圖2.環(huán)烷烴（C原子以單鏈相連呈閉合環(huán)狀）→含碳環(huán)結(jié)構(gòu)→單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)及多環(huán)石油中多為五員環(huán)或六員環(huán)——環(huán)戊烷、環(huán)己烷及其同系物多環(huán)中以四環(huán)甾烷和五環(huán)萜烷較為重要——旋光性→生物成因標(biāo)志（一）石油中的烴類(lèi)化合物3.芳香烴（含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的不飽和烴）單環(huán)多環(huán)稠環(huán)1.含硫化合物——萬(wàn)分之幾至百分之幾

存在形式：

元素硫、硫化氫、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物等如CH3-SH（甲基硫醇）（二）石油中的非烴類(lèi)化合物除C、H外，還含有S、N、O評(píng)價(jià)石油質(zhì)量的指標(biāo)

2.含氮化合物——萬(wàn)分之幾至千分之幾

動(dòng)物的血紅素和植物的葉綠素

（二）石油中的非烴類(lèi)化合物研究石油成因葉綠素（A）與原油中的卟啉（B）、植烷（Ph）、姥鮫烷（Pr）結(jié)構(gòu)比較圖（二）石油中的非烴類(lèi)化合物環(huán)烷酸分布普遍，在水中溶解度小；環(huán)烷酸易形成各種鹽類(lèi)，堿金屬的環(huán)烷酸鹽易容于水3.含氧化合物——萬(wàn)分之幾至千分之幾——環(huán)烷酸、脂肪酸、酚、酮（二）石油中的非烴類(lèi)化合物↓找油標(biāo)志三、石油的物理性質(zhì)***

1.顏色（膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量有關(guān)）無(wú)色（四川黃瓜山、大港油田）、黃色、綠色、淺紅色、褐色、黑色。芳烴＋非烴含量高，顏色深；反之，顏色淺。密度：?jiǎn)挝惑w積的質(zhì)量：g/cm3或t/m3;

相對(duì)密度（比重）：d420：1atm下20℃脫氣原油與4

℃同體積純水的重量比。0.75~0.98之間。＞0.934重質(zhì)石油；＜0.934輕質(zhì)石油相對(duì)密度大小取決于化學(xué)組成，T、P、溶解氣量等；2.相對(duì)密度表示流體流動(dòng)的難易程度，粘度越大，越不易流動(dòng)

CGs制：10泊=1000厘泊等價(jià)于

SI制：1Pa.s=1000mpa·s3.粘度化學(xué)組成:分子小、烷烴及環(huán)烷烴↑，粘度↓T↑、粘度↓；P↑，粘度↑；溶解氣含量↑粘度↓三、石油的物理性質(zhì)4.溶解性難溶于水、易溶于有機(jī)溶劑、石油和天然氣互溶三、石油的物理性質(zhì)5.熒光性原油在紫外光照射下，產(chǎn)生熒光的特性；不飽和烴及其衍生物產(chǎn)生（飽和烴不發(fā)光）不飽和烴的濃度及分子量↑，熒光色加深三、石油的物理性質(zhì)6.旋光性當(dāng)偏光通過(guò)石油時(shí)，使偏光面旋轉(zhuǎn)一定角度的特性。右旋，旋光面的角度為1度左右三、石油的物理性質(zhì)不對(duì)稱(chēng)分子結(jié)構(gòu)有關(guān)★石油具有旋光性的原因：源于生物體的某些有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，例：石油中的含N化合物及甾烷、萜烷等生物標(biāo)志化合物?！陀袡C(jī)成因的有力證據(jù)。7.導(dǎo)電性（非導(dǎo)體）電阻率：109~1016Ω·m

油田水:0.02~0.1Ω·m

沉積巖：1~10Ω·m用電阻率測(cè)井判斷油層的基礎(chǔ)。三、石油的物理性質(zhì)低凝固點(diǎn)的原油為優(yōu)質(zhì)原油8.凝固點(diǎn)石油冷卻，失去流動(dòng)性時(shí)的溫度；狹義：在地下巖層中存在的，以烴類(lèi)為主的氣體?；蛑概c油田和氣田有關(guān)的可燃?xì)怏w，成份以氣態(tài)烴為主，多與生物成因有關(guān)。*****第二節(jié)天然氣天然氣？廣義：自然界中一切天然生成的氣體（包括大氣、地表沉積物中氣、沉積巖中氣、海洋中溶解氣、巖漿巖中氣、變質(zhì)巖中氣、地幔氣、宇宙氣等）一、分類(lèi)****

存在的相態(tài)：游離態(tài)、溶解態(tài)、吸附態(tài)、固態(tài)氣水合物分布特征：聚集型、分散型與石油產(chǎn)出的關(guān)系：伴生氣、非伴生氣①氣藏氣：圈閉中天然氣的單獨(dú)聚集。

CH4含量高、C2+少——干氣，也可能為非烴氣絕大多數(shù)氣藏氣是以氣態(tài)烴為主；含烴量超過(guò)80%的氣藏約占?xì)獠乜倲?shù)的85%以上；氮?dú)鉃橹鞯臍獠夭坏?0%；以二氧化碳或硫化氫等酸性氣體為主的氣藏低于1%。

②氣頂氣：指與石油共存于油氣藏中，呈游離態(tài)存在的天然氣。

C2+高＞5%——濕氣③凝析氣：在地下，當(dāng)溫度、壓力超過(guò)臨界條件時(shí)，液態(tài)烴逆蒸發(fā)而形成。含一定量凝析油。

⑥固態(tài)氣水合物（冰凍甲烷，水化甲烷）在高壓、低溫條件下，甲烷等氣體凍結(jié)在水分子的擴(kuò)大晶格中?！簯B(tài)水、溫度低、壓力大→主要發(fā)現(xiàn)于凍土層、極地、深海沉積物中；④煤層氣（礦井瓦斯）煤層中所含吸附或游離狀態(tài)的天然氣。與煤系有關(guān)的氣體；CH4為主，含N2、Co2、H2s及氨；分散型⑤溶解氣：地層條件下，溶于石油或水的天然氣。油溶氣：油藏中溶解的天然氣，

C2+高，可達(dá)40%，水溶氣CHOSN微量元素65~80%12~20%二、天然氣的化學(xué)組成***1.元素組成烴類(lèi)——CH4為主，數(shù)量不等的C2+、

C2~C4為主；非烴類(lèi)——Co2、N2、H2s；2.化合物組成

冀中坳陷趙蘭莊構(gòu)造Ek-Es4：高壓硫化氫氣藏，硫化氫92%；

——與地層中含石膏有關(guān)濟(jì)陽(yáng)坳陷平方王油氣田下第三系天然氣：二氧化碳63-66%；

——與玄武巖與石灰?guī)r接觸的加熱分解有關(guān)

普光氣田——迄今為止我國(guó)規(guī)模最大、豐度最高的特大型整裝海相氣田到2008年預(yù)計(jì)探明儲(chǔ)量將達(dá)到5000億立方米至5500億立方米，年產(chǎn)能將達(dá)到120億立方米凈化氣。干氣、硫化氫含量高；

指在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，單位體積天然氣與同體積空氣的質(zhì)量之比。

0.56-0.90；三、天然氣的物理性質(zhì)***1.相對(duì)密度2.粘度

n×10-2~10-2

mPa·s；P、T、分子量、非烴氣含量3.溶解性——易溶于石油難溶于水CH4——0.3m3/m3油0.033m3/m3水

水中溶解性——T、氣體組分有關(guān)

油中溶解性——壓力、天然氣組成、石油性質(zhì)4.蒸汽壓力將氣體液化時(shí)所需施加的壓力；溫度——T↑，P↑（相同M）；分子量—M↓，P↑（相同T）；5.臨界溫度和臨界壓力臨界溫度：氣相物質(zhì)能維持液相的最高溫度臨界壓力：在臨界溫度時(shí)，氣態(tài)物質(zhì)液化所需最低壓力第三節(jié)油田水油田水？****廣義：指含油氣區(qū)域內(nèi)與油氣藏有密切聯(lián)系的地下水，包括油層水和非油層狹義：直接與油層連通的地下水。指油層水一、油田水的賦存狀態(tài)及來(lái)源依據(jù)巖石中的蘊(yùn)藏狀態(tài)：超毛細(xì)管水（自由水）：管形孔隙直徑>0.5mm，裂縫寬度>0.25mm。

蘊(yùn)藏在儲(chǔ)集層的超毛細(xì)管孔隙中，在重力的作用下可以自由移動(dòng)和傳遞靜水壓力。毛細(xì)管水：管形孔直徑0.5-0.0002mm，縫寬0.25-0.0001mm。蘊(yùn)藏在儲(chǔ)集層的毛細(xì)管孔隙中，當(dāng)作用于水的外力超過(guò)孔隙毛細(xì)管力時(shí)，水可以流動(dòng)。微毛細(xì)管孔隙（束縛水、吸附水、結(jié)合水）：管形孔直徑<0.0002mm，縫寬<0.0001mm。

存在于巖石顆粒表面，呈薄膜狀被吸附，吸附水層只有幾個(gè)分子厚，但吸附力極大，可達(dá)10000Kg/Cm2。水難以自由運(yùn)動(dòng)。氣態(tài)水：充滿(mǎn)于被水飽和的巖石空隙中，通過(guò)蒸發(fā)和凝結(jié)作用，與液態(tài)水相互轉(zhuǎn)化，對(duì)巖石中的水分配有一定的影響。一、油田水的賦存狀態(tài)及來(lái)源油田水主要有四種來(lái)源：沉積水：

沉積物堆積的過(guò)程中保存在其中的水。滲入水：大氣降雨時(shí)滲入地下空隙和滲透性巖層中的水。深成水：內(nèi)生水來(lái)源于上地幔及地殼深部、由巖漿游離出來(lái)的初生水和變質(zhì)作用過(guò)程中的變質(zhì)水。轉(zhuǎn)化水：

沉積成巖和烴類(lèi)形成的過(guò)程中，粘土礦物轉(zhuǎn)化脫出的層間水及有機(jī)質(zhì)向烴類(lèi)轉(zhuǎn)化時(shí)分解出的水。油田水實(shí)際是各種來(lái)源的水不同比例的混合，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的物理化學(xué)作用，與油氣相伴生的油層水。油田水與油氣藏的關(guān)系《背斜型型油氣藏中的油田水》《尖滅型油氣藏中的油田水》無(wú)機(jī)組成

常量組分

微量組分碘、溴、硼、銨、鍶、鋇

有機(jī)組成烴類(lèi)——C1—C4氣態(tài)烴、液態(tài)烴、苯系化合物酚———鄰甲酚、甲酚有機(jī)酸—環(huán)烷酸、脂肪酸、氨基酸氣體成分

溶解了許多烴類(lèi)氣體和非烴類(lèi)氣體二、油田水的化學(xué)組成**幾種離子C1-、SO42-、CO32-、HCO3-幾十種元素H2S、CO2、N2、HeNa+、K+、Ca2+、Mg2+油田水礦化度三、油田水的礦化度**1.顏色：一般帶有顏色、透明度差2.相對(duì)密度：>1（由于含鹽類(lèi)）3.粘度：比純水高，礦化度↑

、溫度↓；4.導(dǎo)電性：導(dǎo)電，礦化度及T↑；四、油田水的物理性質(zhì)天然水成因圖解

CaCl2型：（Cl-Na）/Mg＞1深成水、油田水

MgCl2型：＜0（Cl-Na）/Mg＜1海水、鹽湖水

NaHCO3型：（Na-Cl）/SO4＞1油田水（高礦化度）地表淡水（低礦化度）

Na2SO4型：0＜（Na-Cl）/SO4

＜1地表淡水五、油田水的分類(lèi)****蘇聯(lián)水文學(xué)家蘇林分類(lèi)：系

數(shù)

水型

成因Na/ClNa+-Cl-/SO42-Cl--Na+/Mg2+＞1＜1＜0硫酸鈉型大陸環(huán)境地表淡水＞1＞1＜0重碳酸鈉型大陸環(huán)境油田水高礦化度地表水低礦化度＜1＜0＜1氯化鎂型海洋環(huán)境海水、鹽湖水＜1＜0＞1氯化鈣型深成環(huán)境油田水本章重點(diǎn)講述了油氣水的基本概念、化學(xué)組成及物理性質(zhì)主要內(nèi)容包括：

●石油、天然氣、油田水的概念

●石油的化學(xué)組成及物理性質(zhì)

——元素組成、化合物組成、物理性質(zhì)及其影響因素；

●天然氣的化學(xué)組成及物理性質(zhì)

——產(chǎn)出