第1章石油、天然氣、油田水-資料下載頁

【導讀】3海陸相石油的基本區別。4石油的物理性質。石油是一種天然產出的、可以燃燒的有機礦產。以及數量不等的固態烴類、非烴類物質。因此，石油沒有確定的化學成分和物理常數。但其元素組成還是有一定的變化范圍。環境的石油較形成于陸相環境的石油含硫量高。原油中含氮量在%之間，平均值%。這些元素雖然種類繁多，但總量僅。境沉積物的標志之一。一般V/Ni>1被認為是海相環境；V/Ni<1為陸相環境。不多，含量甚微，可以忽略不計。成以C、H占絕對優勢相一致?？杉毞譃檎龢嬐闊N、異構烷烴和環烷烴?？蛇_30%以上，而重質原油可小于15%。石油中已鑒定出的正烷烴。量總數近于相等。環烷烴在石油中所占的比例為20-40%，平均30%左右。中等到大分子量的環烷烴(可以是單環到。石油中環烷烴以單環和雙環為主，占石油中環烷烴的50-. 55%，三環約占20%，四環以上占25%左右。因為它們大多與甾族和萜族化合物有關，而甾族和萜族化合。物是典型是生物成因標志化合物。但含這些元素的化合物卻不少，

　　

【正文】 結而析出 。 從上面的敘述可以得出如下概念： 等溫壓縮過程的蒸發現象叫做逆蒸發 (retrograde evaporation) ，也可稱之為反溶解 。在一定條件下輕液態烴表現出在烴氣介質中被蒸發（溶解）的特性，從而在自然界形成一種含溶解狀態液體的氣體，這種氣體叫做 凝析氣 (condensate gas)， 這種氣體的地下聚集就是 凝析氣藏 (condensate gas deposits)。 氣體混合物等溫膨脹時形成凝析液的現象叫做逆凝結 (retrograde evaporation) 。 （ 三 ） 、 Solubility of natural gases 天然氣能不同程度溶于水和石油兩類溶劑中 。 Solubility of natural gases in water 天然氣和水是屬于不易互溶的氣 液系統 。 天然氣在水中的溶解度常用享利公式來表述： Rg=CP 式中 Rg溶解度 ， 表示單位體積水中溶解的氣體體積數 （ m3/m3） ； Ｃ 溶解系數或享利系數 （ m3/） Ｐ 氣體壓力 （ 對混合氣體計算各組分的溶解度時 ， 為各組分的分壓 ， atm） 。 享利公式表明 ， solubility and solution coefficient和氣體壓力的乘積成正比 。 不同成分的氣體其溶解系數有相當大的差別 ，在常溫常壓下天然氣常見組分在水中的溶解系數如表所示 。 The solution coefficient of ordinary ponents of natural gases in water （ 20℃ ， 1atm） 天然氣組分 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 異丁烷 二氧 化碳 硫化氫 氮氣 溶解系數 天然氣在水中的溶解系數不僅取決于氣體組分與水的互溶能力 （ 這是本質的 ） ， 還與溫度和含鹽度有關 。 壓力是直接影響溶解度更為重要的因素 ， 溶解度隨壓力增加而增大 ， 在低壓 （ 10MPa） 時 ， 溶解度隨壓力呈線性增加 ， 而壓力較高時 ， 溶解度增加呈一條上升的曲線 。 此外 ， 烴氣在水中的溶解度還與水中 CO2含量有關 ， 當地層水被 CO2飽和時 ， 烴氣溶解度會明顯增大 。 氣體 水 含鹽度（ mol） 溫度 (℃ ） 壓力（ atm） 溶解系數 甲烷 蒸餾水 4 1 蒸餾水 15 1 蒸餾水 17 25 氯化鈉溶液 19 25 氯化鈉溶液 18 25 天然氣 (烏克蘭 ) 淡水 20 25 天然水 22 25 The solubility of methane and natural gases in difference temperature salinity and press in water Solubility of natural gases in petroleum 天然氣與石油具有互溶性 ， 因此天然氣在石油中的溶解度比在水中大得多 。 比如甲烷 ， 在標準狀況下石油中的溶解系數為 ，比其在水中的溶解系數大 9倍 （ 甲烷在水中的溶解系數為 ） 。 影響天然氣在石油中溶解度的因素很多 ， 考慮在地層條件下 ，其中 最重要的是 formation pressure、 ponent of natural gases and the content of light ponent in crude oil. 首要因素是壓力 ， 天然氣的溶解度隨壓力升高增大 .在高壓下 ，石油可溶解數倍于自身的天然氣體積 。 ● 天然氣的組分上 ， 重烴氣特別是碳數較高的重烴氣 含量愈高 ， 溶解度愈大 。 ● 原油組分方面 ， 在相同溫度 、 壓力條件下 ， 天然氣在 低碳數烴類含量高的輕質原油中 比重質原油中的溶解度要高得多 。 ● 溫度對天然氣溶解度的影響是隨油層溫度的 升高溶解度降低 ， 但其影響效應遠低于壓力的效應 。 無論是溶于地層水還是原油中的天然氣，在條件發生改變時，其中的溶解氣都有可能脫離地層水或原油成為游離氣，并在適當的條件下聚集成為氣藏。 特別是在油（氣）藏中，當壓力降低時，天然氣會自石油中析出，且各組分的析出與其溶解度相對應， 甲烷最先開始析出，然后是乙烷、丙烷、丁烷等同系物依次析出 。 （ 四 ） 、 Viscidities of natural gases 前已述及 ， 粘度是指流體分子間相對運動所產生的內摩擦力的大小 。 天然氣的粘度就是天然氣分子間內部摩擦力的一種量度 。 天然氣粘度是研究天然氣運移 、 開發和集輸的一個重要參數 。 天然氣的粘度很小 ， 在地表常溫常壓下 ， 只有 n 。 遠比水 （ ） 和油 （ 1n ） 粘度為低 。 天然氣粘度與氣體組成 、 溫度 、 壓力等因素有關 。 在接近大氣壓的低壓條件下 ， 壓力對粘度的影響很小 （ 可忽略 ） ， 粘度隨溫度增加而變大 ， 隨分子量增大而減??；而在較高壓力下 ， 天然氣的粘度隨壓力增加而增大， 隨溫度升高而減小 ， 隨分子量增加而增大 。 此外 ， 天然氣粘度還隨非烴氣體增加而增加 。 （ 五 ） 、 Absorbed and absorption functions of natural gases 氣體與固體表面接觸所發生的關系 ， 可以有吸收作用 ， 也可以只有吸附作用 ， 亦或兼而有之 。 吸附作用與吸收作用是有區別的 ， 氣體與固體表面接觸并滲入固體物質內部 （ 直至飽和 ） 的現象叫做 吸收作用 (absorbed function)； 而氣體被固體吸收的初步過程是氣體分子被固體表面分子所吸引 ， 這一現象叫做 吸附作用 (absorption function) 。 由于常常不能確定是吸附作用還是吸收作用 ， 故把氣體 （ 或液體 ） 在固體表面發生的作用籠統稱之為 吸著作用 。 （ 六 ） 、 Diffusions of natural gases 氣體擴散是自然界常見的一種物理化學現象 。 按引起擴散的主導因素可分為濃度擴散和溫度擴散 。 按擴散介質可分為氣體在氣體中擴散 （ 自由擴散 ） 、 氣體在液體中擴散和氣體在固體 （ 巖石 ） 中擴散 。 濃度擴散是由物質的濃度差而引起，氣體由高濃度處向低濃度方向流動，分子的相互運動趨向于拉平相互接觸的容器內物質的濃度。隨著溫度升高，分子的熱運動加速，擴散加快。 擴散系數 (diffusion coefficient)是濃度梯度等于 1時 1秒鐘內通過截面積為 1厘米 2的擴散氣體量。擴散系數反比于氣體壓力，因為隨著壓力增加，分子自由行程的長度減小，相應地壓縮氣體的擴散進行得比稀薄氣體慢。 一般氣體的自由擴散系數（氣體在氣體中擴散）大部分在 2 /秒之間。氫具有最大的擴散系數，如氫通過氮或氦氣的擴散系數為 2 /秒。 Diffusion coefficients of gases in water 氣體 擴散系數 ( 厘米 2/秒 ) 甲烷 105 乙烷 105 丙烷 105 二氧化碳 105 氧 105 氮 105 氣體在液體中的擴散 ， 從氣體在液體表層溶解 （ 吸收作用） 開始 ， 然后由于在各液體層中存在氣體濃度差而進一步擴散。 氣體在水中的擴散系數一般隨分子量和分子大小的增加而減小 ， 隨壓力和溫度的升高而增大 。 氣體在巖石中的擴散 比在自由空間進行得慢 ， 也比在水中進行得慢 。 因為在巖石中氣體是沿充滿流體 、 結構復雜的孔道進行擴散 。 與自由空間擴散相比 ， 在砂中較之慢 23倍 ， 在砂巖中慢 914倍 ， 在致密砂巖中要慢 100倍 。 氣體通過沒有孔隙的巖石（礦物質）的擴散比通過孔隙巖石小 10100倍，但隨著氣體的溫度和壓力升高，擴散速度將大大加快。 熱擴散（溫度擴散）是由于存在溫度差而產生，熱擴散使輕分子或小分子氣體趨向于在高溫區集中，而重分子或大分子氣體在低溫區聚集。 天然氣的擴散不可小視，擴散可使氣田中的氣大量散失。在漫長的地質歷史中，甚至可使整個氣藏消失。 （ 七 ） 、 Thermal values of natural gases 熱能是天然氣主要經濟價值所在 。 天然氣的熱值與組成天然氣的成分有關 ， 含烴氣比例越高 ， 熱值越高；含非烴氣 ， 特別是含 CO N2等氣體比例越高 ， 熱值越低 。 天然氣中主要烴氣成分的熱值如表所列 。 The main hydrocarbon of Thermal values in natural gases （ from project handbook of natural gases in America ， 1959） 烴 類 熱 值（發 熱 量） * KJ/m3(凈值 ) KJ/m3(凈值 ) KJ/m3(全值 ) KJ/m3(全值 ) 甲 烷 乙 烷 丙 烷 丁 烷 *原統計以 Btu/ft3計，經換算成 SI單位 表中可見，就烴氣而言，以體積論，含重烴比例越高，特別是含較高碳數烴氣越多，熱值越高；以重量論，相同重量的天然氣則是含甲烷比例越高，熱值越高。 （ 八 ） 、 Crystalline hydrates of natural gases 在自然界存在的低溫高壓條件下 ， 天然氣 （ 氦 、 氖 、 氫除外 ） 能夠與水結合形成 結晶水合物 （ 固體氣 ） 。 這是天然氣的重要性質 。 這一性質具有實際意義 。 固體氣為密度在 ， 象雪或冰 ， 1m3氣體水合物中含 70240m3的氣 ， 含氣量的多少取決于氣體的組分 。 盡管甲烷 、 乙烷 、 丙烷 、 CO2等氣體均可形成氣水合物 ， 但固體氣中的天然氣還是以甲烷占優勢 ， 即常見為甲烷水合物 (methane hydrates)。 甲烷水合物是在冰點附近的特殊溫度和壓力條件下形成的 其開始出現的條件是：溫度低于 0℃，壓力小于 ； 溫度 020℃ ，壓力為 。 溫度達 2127℃ 時，甲烷水合物將被分解。 因此，氣水合物主要存在于凍土、極地和深海沉積物分布區。 The phase chart of gaswater hydrate forming seawater and methane psi=（ according to Katz， 1959） 氣水合物是天然氣（主要是甲烷）被俘獲在水分子的籠型結構中，即水分子的籠型化合物（ Clathrate）。 在這種化合物中，水的冰晶體格架擴展為包含氣體分子的晶體。 The forming condition of hydrates of natural gases ponents （ according to ,1973） 在一定溫度 、 壓力條件下 ， 氣和水相互作用形成氣水合物 。除甲烷 、 氮和惰性氣體以外的所有其它氣體 ， 都具有高于某一溫度就不形成氣水合物的臨界溫度 。 形成氣水合物的條件必須低溫高壓 ， 在地層條件下 ， 只有在深潛的 永久 凍土帶 （ 厚層冰巖帶 ） 發育區 （ 一般在極地 ） ， 低溫高壓 才能得以兼備 。 在現代沉積物中 ， 前蘇聯科學家發現 ， 海洋底下是天然氣水合物形成的最佳場所 ， 海洋總面積的 90%具有形成氣水合物的溫壓條件 。 氣體水合物可以視之為固