石油的元素组成.PPT

* * 第一章 石油、天然气、油田水 的成分和性质 第一节 石油的成分和性质 一、石油的概念 石油是以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。 在地下油气藏中，石油无论在成分上和相态上都是极其复杂的混合物。 在成分上以烃类为主，含有数量不等的非烃化合物及多种微量元素。 在相态上以液态为主，溶有大量烃气及少量非烃气，并溶有数量不等的烃类和非烃类的固态物质 据大量资料研究表明，石油中C、H两元素占绝对优势。次为O、N、S。 C含量可达83—88%，H含量可达11—14%，二者合计可达95—99%；余下的O、N、S总量一般不到2—3%。个别硫达7%。 除外，在石油中还含有多种微量元素，但总量仅有万分之几，其中最为石油地质学家重视的钒、镍两种元素，它们可以用于研究生油岩相、油源对比，油气运移等问题。 由前分析可知，石油没有固定的化学成分和物理常数，但其有一定的变化范围和共同特征。 二、石油的化学组成 （一）石油的元素组成 （二）石油的化合物组成 石油中的化合物组成归纳起来，主要可分为烃和非烃两大类，具体包括： ①正构烷烃； ②异构烷烃； ③环烷烃； ④芳香烃； ⑤含氮、硫、氧化合物。 烃类 非烃类 1. 正构烷烃（无C支链） C C C C C C C C C 正丁烷 正戊烷 多数石油不同碳原子数正烷烃相对含量分布曲线有三个共同特点： 石油中正构烷烃含量一般为15-20%（体积） 1) 正烷烃分布曲线是连续曲线。 2) 不同类型的曲线都对应有一个某碳数的极大值。 3) 根据正烷烃分布曲线的主峰碳值位置及形态，可将其分为三种基本类型： a、主峰小于C15、主峰区较窄。 b、主峰大于C25、主峰区较宽。 c、主峰在C15-25之间，主峰区宽。 正烷烃分布曲线 上述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：一般生油岩的主峰碳数陆相大于海相，沼泽相大于湖相。 由图可见,石油中正构烷烃的奇数碳原子烃含量和偶数碳原子烃含量相近等。 但是，一般现代沉积物或生物，其奇数碳原子占明显优势。研究表明，随有机质成熟度增加，奇数碳优势逐渐消失，曲线变为一条圆滑曲线。 C C C C C C C C C 异丁烷 异戊烷 2. 异构烷烃 在石油烷烃中，异构烷烃以主链碳数C10为主，C11-25较少，最重要的异构烷烃是异戊间二烯型，其特点是在直链上每四个碳原子有一个甲基支链。 该烃烷被认为是叶绿素的侧链——植醇演化而来，为生物成因标志化合物。 现已发现的有C9-C25的异戊间二烯型烷烃，应用最多的是植烷（四甲基十六烷）和姥鲛烷（四甲基十五烷）。 同源的石油所含异戊间二烯型烷烃类型和含量都十分相近，常用于油源对比。 3. 环烷烃 也属饱和烃，其分子结构为碳原子以单键相连呈闭合环状。 常见的环烷烃只有环戊烷和环己烷及其衍生物，它们是石油的重要组成部分，即五员环、六员环。 用环戊烷和环己烷的比值可以估计石油生成时的地下温度，比值高，成生温度低，否则相反。 例如：克拉玛依原油环己烷/环戊烷为3.6，而玉门油田的原油环己烷/环戊烷为2.5。故克拉玛依油田的原油生成温度低于玉门油田原油生成温度。 在原油中，多环环烷烃的含量随成熟度增加而明显减少，高成熟度原油以1-2环烷烃为主。 芳香烃通式为CnH2n-6,属不饱和烃，以具有六个碳原子和六个氢原子组成单双键交替的闭合环，即苯环为特征? 据结构又分为单环、多环、稠环三类芳香烃，目前石油中已发现的芳香烃基本类型有苯、萘、蒽、菲等类型。 4. 芳香烃 苯并蒽 ASI值=4:8 萘并蒽 ASI值=6:4 一类是有一或两个相邻氢原子的，称I类初级氢原子，（图中带圈的H）。 另一类是有四个或五个相邻氢原子的，称为II类初级氢原子。（图中的H）。 根据布雷研究，石油中的芳香烃普遍存在着两类与芳核直接相连的氢原子，均称为初级氢原子。 苯并蒽 ASI值=4:8 萘并蒽 ASI值=6:4 石油样品中I、II类初级氢原子的丰度比值称为芳烃结构分布指数，简称ASI值。 I类