石油与天然气地质学.pdf

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1、第一节石油一、石油的概念石油（又称原油）---crudeoil：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。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。二、石油的组成（一）石油的元素组成：组成石油的化学元素主要

2、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。石油中还发现微量元素，构成了石油的灰分。已发现的33种微量元素按其含量多少和常见程度列举如下：铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg

3、)、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)。构成了石油的灰粉在这些微量元素中，最引起石油地质学者重视的是V、Ni两种元素，它们含量高，分布普遍并具有成因意义。近年来，石油灰分中的V、Ni含量及其比值（V/N

4、i）已被用来确定生油岩相、油源对比以及研究油气运移等问题。（二）石油的馏分组成石油的馏分：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。（三）石油的组分组成：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：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：能溶解于中性有机溶剂，被硅胶所吸

5、附，主要溶于苯，属暗色的油状物。洒精苯胶质：溶于酒精和苯，同时也被苯所吸附。沥青质：用石油醚分离，得到一种不溶于石油醚的物质暗黑色-黑色沥青状无定形的固体。（四）石油的化合物组成在近代实验室中，用液相色谱可将石油划分为烃类化合物：正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳烃和非烃化合物及沥青质。正构烷烃属饱和烃，在常温常压下，1～4个碳原子（C1～C4）的烷烃为气态，5～16个碳原子（C5～C16）的烷烃为液态，17个碳原子以上（C17＋）的高分子烷烃皆呈固态。石油中已鉴定出的正烷烃有C1～C45，个别报导曾提及见到C60正

6、烷烃，但大部分正烷烃碳数≤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%。其含量主要取决于：1.生成石油的原始有机质的类型：陆相原油含量多，海相原油含量少。2.原油的成熟度：可用正烷烃分布曲线来判断原油的成熟度。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。正烷烃分布曲线在石油中，不同碳原子数正烷烃相对含量呈一条连续的分布曲线，称为正烷烃分布曲线。不同类型原油的正烷烃分布特点不同：未成熟的石油，主

7、要含大分子量的正构烷烃；成熟的石油中，主要含中分子量的正构烷烃；降解的石油中，主要含中、小分子量的正构烷烃；根据主峰碳数位置及形态，可将正烷烃分布曲线分为三种基本类型：A、主峰小于C15，且主峰区较窄，表明低分子正烷烃高于高分子正烷烃，代表高成熟原油；B、主峰大于C25，主峰区较宽，奇数和偶数碳原子烃的分布很有规律，二者的相对含量接近相等，代表未成熟或低成熟的原油；C、主峰区在C15～C25之间，主峰区宽，代表成熟原油。正烷烃分布特点与成油原始有机质、成油环境和成熟度有密切关系，因此这些特征已被广泛用于鉴别生油岩

8、和研究石油的成熟度。2、异构烷烃石油中的异构烷烃以≤C10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。来源：有人认为是植物的叶绿素的侧链—植醇或色素演变而来，为生物标志化合物。因此，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，