第1章序论石油生成.

主讲：唐洪电话号码：3890绪论一、油藏地质学定义油藏地质学是关于油气藏形成、油藏地质特征、油藏在开发中的地质变化的理论和研究方法的学科。特点：①研究时间周期长；②应用范围广。二、油藏地质学研究的内容1．石油及油藏的形成2．油藏特征的认识描述3．油藏在开发中的地质变化与剩余油分布构造模型三、油藏地质在油气田开发中的地位和作用（一）石油勘探开发的基本过程(二)油藏地质在油气田开发中的地位和作用油藏地质在开发中的作用：1.分析研究油藏地质与注采动态规律，制定油田开发生产方案与增产措施；2.分析评价油田开采效果与措施效果，指导油田开发生产管理，等等四、怎样学习油藏地质学1.了解学科性质2.学好相关课程3.养成踏实严细的学风与作风1)、油田开发，耗资动辙上亿，必须踏实严细—高风险，高投入2)、油田勘探开发效果的滞后性，失误发现晚，损失惊人，应该踏实严细3)、油藏地质工作主要是钻研资料－必须严细参考书1《石油地质学》(第三版)，张厚福，张万选，石油工业出版社；2《油矿地质学》(第二版)，吴元燕、陈碧珏，石油工业出版社；3《油气田开发地质基础》，李茂林，石油工业出版社；4《开发地质学》，罗明高，石油工业出版社；5《油藏评价阶段建立地质模型的技术与方法》，贾爱林，肖敬修，石油工业出版社；6《石油与天然气储量计算方法》，杨通佑，范尚炯，石油工业出版社。第一章石油生成（GenerationofPetroleum）石油（Petroleum）指地下天然产出的气态（天然气）、液态（石油）、固态（沥青）的烃类混合物。原油（CrudeOil）采至地表的液态石油（petroleum）。§1石油的组成及性质一、石油的化学组成（一）石油的元素组成（二）石油的化合物（三）石油的馏分（四）石油的组分二、石油的物理性质（一）颜色（二）密度（三）粘度（四）荧光性（五）溶解性三、天然气的成分与性质（一）天然气的组成（二）天然气的赋存形态（三）天然气的物理性质一、石油的化学成分（一）元素组成CHS+N+O微量元素（灰分）84---87%11---14%0.3---7%（一般在1-4%）万分之几或更少•硫是石油中的有害杂质，故含硫量常作为评价石油质量的重要指标。高硫石油：S2%含硫石油:2%S0.5%低硫石油:S0.5%•V、Ni含量及V/Ni可用于烃源岩有机相确定及油源对比.•石油的元素组成与自然界有机物有明显相似性亲缘关系.第一节石油的组成及性质（1）烷烃（Alkanes）-通式为CnH2n+2的饱和烃常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）第一节石油的组成及性质（二）化合物组成1、烃类化合物（烷烃、环烷烃、芳香烃）Isobutane(C4H10)Propane(C3H8)methane(CH4)甲烷异丁烷丙烷Heptane(C7H16)Pentane(C5H12)Isopentane(C5H12)庚烷异戊烷戊烷管线中的结蜡（C33＋）石油的正烷烃分布曲线（不同碳原子正烷烃相对含量的分布曲线）•正烷烃同系物是一个连续系列•低分子高分子异戊间二烯型烷烃:直链上每4个碳原子有一个甲基支链.生油理论认为:异戊间二烯型烷烃是由叶绿素的侧链-植醇演化而成,因此作为石油有机成因的标志化合物—“指纹”化合物常用油源对比的“指纹”化合物有:植烷和姥鲛烷第一节石油的组成及性质（2）环烷烃（Naphthene）•碳原子以单键相连成环状的饱和烃。•根据分子中的碳环数目，分单环、双环、三环和多环烷烃。•石油中多为五员环和六员环（分别由5个和6个碳原子组成的环）。•密度、熔点与沸点均较碳原子数相同的烷烃高•相对密度小于1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。第一节石油的组成及性质苯甲苯naphthalenenaphthalene(C10,H8)萘第一节石油组成及性质（1）含硫化合物(Sulphide/Sulfidecompoundes)•含量：万分之几～百分之几•石油中的硫以元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚…等形式出现•石油中的硫主要来自有机物的蛋白质和地层中的含硫酸盐矿物如石膏等，故产于蒸发盆地的石油含硫量较高。•易形成H2S、H2SO4、H2SO3等，对金属管线设备造成腐蚀。2、非烃化合物主要包括含硫、含氮、含氧化合物非烃化合物HydrogenSulphidethiophene(C4H4S)含硫化合物硫化氢噻吩corrosion第一节石油组成及性质（2）含氮化合物（Nitrogencompounds）•含量：一般万分之几－千分之几我国：0.5%•存在形式：氮的有机化合物•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（Oxygencompounds）•含量一般千分之几以有机化合物的形式存在•石油酸中环烷酸最重要（水化学找油标志）（4）含硫、氮、氧的化合物胶质、沥青质（resinandasphaltene）phenol苯酚（石炭酸）沥青质：深褐至黑色，无定形固体SNNNNVAliphaticlink（脂肪链）Graphiticplate(石墨）Porphyrinring（卟啉环）沥青质分子的可能结构Asphaltene沥青质（三）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）馏分轻馏分中馏分重馏分石油气汽油C5~11煤油C9~16柴油C13~23重瓦斯油润滑油渣油切割温度℃＜3535-190190-260260-320320-360360-530＞530概念：根据沸点范围的不同切割而成的不同部分。利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将在原油按不同沸点范围切割成若干部分,每部分就是一个馏分。馏分与化合物组成的关系:轻馏分中馏分重馏分碳数低，分子量小的烷烃、环烷烃组成中分子量和较高碳数的烷烃、环烷烃，含有一定数量的芳烃及少量含N、S、O化合物大分子量和高碳数环烷烃、芳烃、环烷芳烃和含N、S、O化合物（四）石油组分概念：对不同有机溶剂的溶解、吸附性质不同而分离出来的产物。饱和烃＋芳香烃，溶于有机溶剂，硅胶不吸附，荧光天蓝色油质胶质芳香烃＋非烃化合物，部分有机溶剂溶解，硅胶吸附，含量与石油密度有关，荧光黄色、棕黄色、浅褐色沥青质脆性固体物质，稠环芳烃＋烷基侧链的高分子，少数有机溶剂溶解，硅胶吸附，荧光呈褐色海相石油与陆相石油V、Ni含量及V/Ni比的差别二、石油的物理性质由化学组成决定。（一）颜色（color）浅黄色～黑，但深色石油居多。无色石油（四川黄瓜山、大港）可能与油气运移中胶质、沥青质被岩石吸附有关。石油的颜色主要取决于沥青质的含量。（二）相对密度相对密度：20℃的石油与4℃纯水单位体积的重量比。D204d20℃：0.75～1.00。也有＞1.0者（伊朗、加州、墨西哥，我国孤岛馆陶组石油：0.93～1.026。前苏联苏拉汉石油0.71）美国：API度（高者轻，低者重）（15.5℃时）1.0相当于API度：10度；（15.5℃时）0.85相当于API度：35度决定因素：1胶质沥青质含量；2大分子烃类含量；3溶解气含量我国以0.82-0.89居多（沥青质少，胶质多，故粘度偏高，密度偏低）重油、轻质油界线：国际—0.934；我国—0.92流动性—产量，开发方式，管线运输决定因素：温度、压力、化学组成，溶解气含量稀油：100mPa.s稠油：100mPa.s普通稠油：100~10000mPa.s特稠油：10000mPa.s~50000mPa.s超稠油：50000mPa.s（四）荧光性（Fluorescence）紫外线照射下发出荧光的性质。多环芳烃及非烃引起发光，饱和烃则不发光。荧光分析（岩屑、薄片）发光强度与石油或沥青质浓度有关。发光颜色依化合物不同而不同。轻质油：浅兰色；胶质多者：绿～黄；沥青质多者：褐色。（三）粘度（Viscosity）0.5mPa.s以下～数十万mPa.s。受温度影响极大，压力加大亦有增加。（五）旋光性当偏光通过石油时，偏光面会旋转一定角度，这种特性称为旋光性。左旋物质，右旋物质；天然石油多为右旋。0.1度~几十分。随含油地层年代增长而减小。（六）溶解性烃类难溶于水，易溶于氯仿，四氯化碳，苯，石油醚等有机溶剂。（七）导电性（Conductivity）高电阻率—电阻率测井三、天然气成分与性质天然气（广义）：是指天然存在于自然界的一切气体（包括大气、地表气、沉积岩中的气体、海洋中气体、变质岩中气体、岩浆岩的气体、火山气体、宇宙气）天然气（狭义）：指沉积圈中以烃类为主的气体（煤层气、油田气、瓦斯气等）石油科学与石油工业所指天然气：指与油气田有关的可燃气体。（一）天然气的组成1.元素组成CH为主，少量N+O+S。含量：C~65--80%H~12--20%2.化合物组成（1）烃类气体CH4（Methane）占80--90%重烃气（C2-EthaneC3-PropaneC4-Butane）10%干气（drygas）：CH495%蓝色火焰，少含汽油蒸汽。湿气（wetgas）：含重烃气，黄色火焰。（2）非烃气体N2CO2H2S等，一般含量少，少数例外—脱硫处理：美国：本得隆起二迭系砂岩气藏N2达8.6%中国：广东三水盆地砂头峪气田CO2达99.5%河北赵兰庄油气田孔一段（地层含石膏）H2S达92%（二）天然气的赋存形态（产状）1．气藏气（干气，贫气）烃类气体单独聚集成藏，不与石油伴生。C1一般大于95%，重烃气含量极少（1~4%）。N2为主的气藏数量＜10%，CO2或H2S为主的气藏＜1%2．气顶气（湿气，富气）与石油共存于油气藏中，呈游离气顶状态的天然气。重烃气含量可达百分之几~几十（仅次于甲烷）（gascap）3．溶解气（dissolvedgas）地层条件下溶解在石油和水中的气体。----湿气重烃气含量变化大：20~80%原始溶解气油比变化大：几~上千m3/m3水中溶解气：0.0几～5m3/m34．凝析气（condensategas）：当地下温度压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发形成凝析气。－湿气一般埋深较大（3千～4千米以下），采出过程中反凝析出凝析油。（新疆柯克亚）热裂解生凝析气5．天然气水合物概念：高压、一定温度下，甲烷分子封闭在水分子所形成的固体晶格中。在标准状况下，1m3甲烷水合物产生164m3气和0.8m3水。6．水溶气天然气在水中溶解度很小；但地层水大量存在，水溶气资源不可忽视。我国水溶气资源可能在45×1012m3以上。天然气水合物的发现历程1934年美国科学家在冬季低温情况下，首次发现长距离输气管道被一种白色结冰(即天然气水合物)所堵塞,不仅影响输气,还很难处理。引起了对堵塞管道的天然气水合物的研究。1965年前苏联在西伯利亚麦索亚哈气田,发现了天然气水合物的矿层,引起许多国家科学家的重视。20世纪70年代世界各大陆边缘和高纬度极地永冻层发现天然气水合物,主要为甲烷水合物,为世界范围广泛认可。1974年前苏联在黑海1950m水深处,取得天然气水合物冰状样品。此后又在黑海、贝加尔湖等地海底取样与地震探测,纷纷发现天然气水合物。1979年深海钻探计划(DSDP)第66、67航次和此后的大洋钻探计划,都取到了岩芯,发现了天然气水合物。天然气水合物的发现历程1980年末德国用“太阳号”调查船与其他国家合作先后在东太平洋、西太平洋白令海域、南沙海槽、苏拉威西海域都获得了样品和地震标志。1991年底,据日本资源能源厅公布勘查结果：在静岗至四国海域的南部海沟,有厚达30m,面积为42000km2,埋藏可燃冰约等于日本年天然气产量的1400倍,埋藏量约74000亿m3,可供100年使