第1章石油、天然氣、油田水(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 energy sources having high effect、high power、 low contamination。in broad sense ,it includes wholeness gases existing in the nature)。 根據其存在的環境 ， 索柯洛夫 （ В .А .С ΟК ΟЛ ΟВ ，1971） 將天然氣分為八類 (表 ) 。 The classification of natural gases 氣體類型（按存在環境分類） 基本化學成分 Ⅰ 、大氣 N2， O2 Ⅱ 表層沉積物中氣 CO2， N2， O2 CH4， CO2， N2 CO2， CH4， N2 CH4（ C2H6， C3H8） nH2O Ⅲ 沉積巖的氣 CH4， C2+， N2， CO2 CH4， N2， CO2 CH4 CO2， CH4 （水溶氣） CO2， CH4 Ⅳ 、海洋中溶解氣 CO2， N2 Ⅴ 、變質巖中氣 CO2， N2， H2 Ⅵ 、巖漿巖中氣 CO2， H2 Ⅶ 地幔排出氣 CO2， H2， SO2， HCl， HF CO2， H2， H2S， SO4， CH4 CH4， H2 CO2， CH4 Ⅷ 、宇宙氣 H2， H， He 實際上 (In practice)， 目前研究較為充分的是以沉積巖為主體的地殼上部巖石圈中的天然氣，特別是以烴類為主的氣藏和油氣藏中的天然氣（偶然發現的非烴氣藏僅作為附帶）。因此，在石油及天然氣地質學中研究的主要對象是 地殼上部巖石圈中 (in lithosphere of the top earth’s crust)以烴類為主的天然氣。 一、 Type of natural Gases 天然氣的類型 分布特點 游離氣 溶解氣 吸附氣 固體水溶氣 聚集型 分散型 伴生氣 非伴生氣 游離氣 氣藏氣 氣頂氣 凝析氣 油溶氣 水溶氣 煤層氣 致密地層氣 氣水合物 Hydrocarbons are main ponents of natural gases in natural gas (petroleum) pools)。 通常以甲烷占優勢，并有數量不等的重烴氣（ C2+）。 在某些石油伴生氣（氣頂氣和油溶氣）中，重烴氣含量可以超過甲烷。非烴氣在絕大多數氣藏氣中為次要成分，常見的非烴氣有 N CO H2S、 CO、 SO H Hg等，以及痕量到微量的惰性氣體如氦（ He）、 氖（ Ne）、 氬（ Ar）、氪（ Kr）、 氙（ Xe）、 氡（ Rn） 等。在某些氣藏中非烴氣體也可以成為主要成分，如 N2氣藏、 CO2氣藏、 H2S氣藏等。 二、 Chemical ponent of natural gases 據雅庫琴尼 （ В .П .Я К У Ч е Н И ， 1976） 對世界上不同時代 ， 不同構造單元的 2,000個氣藏 、 15,000個分析數據的統計結果表明 ， 世界上絕大多數氣藏的成分是以烴氣為主 (In the world， hydrocarbons are main ponents of natural gases in bulk natural gas pools)。 烴含量高于 80%的氣藏數占總數的 85%以上 ， 90%以上的天然氣儲量集中于烴含量在 90%以上的氣藏中 。氮氣為主的氣藏占氣藏總數的百分之幾 ， 含量在 90%以上的不到1%。 以 CO2和 H2S為主的氣藏也不足氣藏總數的 1%。 世界上若干有代表性的地區和油氣田中的天然氣成分如表所示 。 The simple ponent table of natural gases in some petroleum and gas fields all over the world 地區及油氣田名稱 時代 成 分 CH4 C2+ CO2 H2S N2 其它 前 蘇 聯 西西北利亞氣田 K 痕量到 阿塞拜疆凝析氣田 N 奧倫堡凝析氣田 P1— C3 59 羅馬什金油田 D 0 美 國 胡果頓氣田 P 0 0 潘漢得油氣田 Ar+P 0 中 國 圣燈山氣田 P1 0 大慶油田 K1 0 .58 老君廟油田 N 荷蘭 格羅寧根氣田 P1 0 北海 英國赫威特氣田 本塔爾砂巖 (T） 赫威特砂巖 （ T） 0 法國 拉克氣田 J3— K1 (一 ） 、 The hydrocarbon constituents of natural gases 天然氣的烴類組成一般以甲烷為主 ， 重烴氣次之 (methane in first place， weight hydrocarbon in second place)。 重烴氣以C2H6和 C3H8最為常見； C4者較少見 。 In most situation， 含量隨碳數增加而減少；但在有的氣藏中也可見 C3H8和 C4H10異常高的現象 。重烴氣中 C4C7除正構烷烴外 ， 有時還有少到微量環烷烴和芳烴 。 一般常根據重烴氣的含量將天然氣劃分為 濕氣和干氣 (wet gases and dry gases)。 但不同學者所用的參數 、 量值及具體的劃分方案不盡相同 。 在天然氣地質學上常用重烴氣含量 5%作為劃分干氣和濕氣的界限 ， C2+≥ 5%稱為濕氣 ， C2+＜ 5%稱為干氣 。 典型的濕氣和干氣以及歐 、 非 、 美洲若干有商業價值的天然氣烴類組成如表所示 。 天然氣組成 %（體積） 資料 來源 CH4 C2H6 C3H8 C4H9 C5H12 非烴 典型 濕氣 Heron (964) 干氣 利曼（英，北海） Tiratsoo (1979) 非洲 利比亞 / 阿爾及利亞 尼日利亞 0,3 圣弗朗西斯科 （美，加州） 洛杉磯（美，加州） 華盛頓特區 The hydrocarbon constituents of type dry gas、 wet gas and natural gases in some area of Europe、 Africa、 America 天然氣的烴類組成變化很大 （ The hydrocarbon constitutions of natural gases change largely)， 如我國柴達木盆地聶中的氣藏氣，甲烷含量為 %，重烴（ C2H6） 含量僅 %， C1/C2+為 2843， H/C原子比為 ；而俄羅斯格羅茲尼的石油伴生氣，甲烷含量僅 %，重烴（ C2H6C5H12） 含量卻高達 %，且其中 C3H8C5H12各占 20%左右，相應地， C1/C2+為， H/C原子比為 。這兩個例子可作為天然氣烴類組成兩個極端的代表，其差別是顯而易見的。 影響天然氣烴類組成的因素很多，成氣原始有機質類型(the type of anic source material for gas occurs)、 成氣演化階段 (the evolvement phase of gas occurs)、 產狀類型 ( the mode of occurrence)、 保存條件 ( the preserve condition)以及次生變化(the secondary change)等都能影響其烴類組成。 但從統計的角度來看，純氣藏的重烴氣含量一般較低，多數不超過 10%，石油伴生氣的重烴氣含量相對較高，凝析氣居中。前蘇聯學者（ 1967） 曾對巴庫及鄰近地區大量天然氣烴類組成作過統計：石油伴生氣 C2+平均含量為 %，凝析氣為%，氣田氣為 %。 （ 二 ） 、 The nonhydrocarbon constituents of natural gases 在以烴類為主的天然氣聚集中 ， 一般將非烴氣體成分視為雜質(impurity)。 但有的非烴氣體含量達到一定的品位也具有很高的經濟價值 ， 應予以足夠的重視；同時 ， 研究非烴氣體 ， 對了解天然氣的形成 、 運移等也有重要意義 。 因此我們有必要對天然氣中的非烴氣體有所認識 。 天然氣 （ 主要是氣藏氣 ） 中常見的非烴氣有 NCO H2S、 CO、 SO H Hg蒸氣及惰性氣體 ， 有時還有少量含硫 、 氮 、 氧的有機化合物 。 非烴氣的含量一般小于 10%， 但亦有少量氣藏非烴氣體含量可超過 10%， 極少數是以非烴氣體為主的氣藏， 如 N2氣藏 ， CO2氣藏 ， H2S氣藏 。 dioxide（ CO2） CO2是一種無色 、 無臭 、 略帶酸味 、 有一定毒性的氣體 。 大多數氣藏幾乎總含有 CO2 ， 我們總希望 CO2含量越低越好 。 但 CO2可以為主形成氣藏 。 聚集起來的 CO2也有其經濟意義 。 世界上已發現的 CO2氣藏 ， 大部分在地史上或近代為火山活動地帶 。 在美國 、 俄羅斯 、保加利亞 、 匈牙利 、 羅馬尼亞 、 巴基斯坦等國 ， 都有 CO2含量很高的天然氣藏 。 我國松遼盆地 、 華北盆地 、 蘇北盆地 、 三水盆地都碰到有以 CO2為主的氣井 ， 其中以三水盆地沙頭圩氣藏 （ 水深 9井 ） CO2含量最高 ， 達 %。 此外 ， 在云南滕沖 、 祿豐縣青豆沖和利烏場以及楚雄盆地還發現多處 CO2氣苗 ， CO2含量在 7698%之間 。 2. Nitrogen（ N2） N2是一種無色、無臭、無味、不活潑的氣體，是地球大氣圈的主要成分，占大氣圈的 %（重量）。 N2在地殼中只有 %，在以烴氣