石油天然气油田水的成份和性质.ppt

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1、基本内容提要：基本内容提要：主主要要阐阐明明石石油油、天天然然气气、油油田田水水的的化化学学组组成成和和物物理理性性质质，并并介介绍绍碳碳、氢氢、氧氧、硫硫同同位位素素的的基基本本知知识识以以及及海海相相与与陆陆相相原原油油的的差差别别及及原原油油的分类。的分类。第一章第一章 石油、天然气、油田水的产状和性质石油、天然气、油田水的产状和性质第一章 石油、天然气、油田水的产状和性质石油、天然气、油田水的产状和性质第一节 石油沥青类概述一、石油沥青类与可燃有机矿产一、石油沥青类与可燃有机矿产 天然气、石油及其固态衍生物，统称为石天然气、石油及其固态衍生物，统称为石油沥青类。它们多由古代的动物、植物

2、遗体演油沥青类。它们多由古代的动物、植物遗体演变而来，属有机成因，又具有燃烧能力，总称变而来，属有机成因，又具有燃烧能力，总称为为可燃有机矿产或可燃有机岩。可燃有机矿产或可燃有机岩。二、可燃有机矿产的元素组成二、可燃有机矿产的元素组成 组成可燃有机岩的主要元素是碳和氢，还含少组成可燃有机岩的主要元素是碳和氢，还含少量的氧、硫、氮等杂质元素。量的氧、硫、氮等杂质元素。三、可燃有机三、可燃有机矿产分分类 根据物理状态，可燃有机矿产分为气态、根据物理状态，可燃有机矿产分为气态、液态和固态三类。液态和固态三类。(1)气态可燃矿产：纯气田的气体、石油伴纯气田的气体、石油伴生的油田气、煤型气、火山气、沼气

3、等。生的油田气、煤型气、火山气、沼气等。(2)液态可燃矿产：以石油为代表以石油为代表。(3)固态可燃矿产：地沥青、地蜡、石沥青地沥青、地蜡、石沥青等石油衍生物，还有各种煤、油页岩、等石油衍生物，还有各种煤、油页岩、硫磺等。硫磺等。地沥青地沥青油页岩油页岩石油石油开县气井开县气井第二节第二节 石油的成份和性质石油的成份和性质石石油油（petroleumpetroleum）是是什什么么？简简单单地地说说，石石油油是是指指赋赋存存于于地地下下岩岩石石孔孔隙隙中中，以以碳碳氢氢化化合合物物为为主主的的液液态态可可燃燃有有机机矿矿产产。石石油油从从地地下下开开采采出出来来，没没有有经经过过加加工工提提炼

4、炼之之前前通通常常称称之之为为原原油油（crude oilcrude oil）.成份：成份：主要烃类、少量非烃、微量元素主要烃类、少量非烃、微量元素相态：相态：液态为主，溶有大量烃气，少量非烃气液态为主，溶有大量烃气，少量非烃气物性：物性：多具芳香气味、油脂状、比水轻，颜色多具芳香气味、油脂状、比水轻，颜色 有黑、褐、棕、绿、浅黄直至透明。有黑、褐、棕、绿、浅黄直至透明。一、石油的元素组成一、石油的元素组成 由由C C、H H及及少少量量O O、S S、N N等等元元素组成。据统计：素组成。据统计：C C，84-87%84-87%；H H，11-14%11-14%；O+S+NO+S+N，1 1

5、4%4%；微微量量元元素素约约万万分之几。分之几。显显然然C C、H H占占绝绝对对优优势势，也也叫叫碳碳氢氢化化合合物物(hydrocarbon)(hydrocarbon)主主要要呈烃类存在。呈烃类存在。原油产地元素组成CHSNO中国大庆(萨尔图混合油)85.7413.310.110.150.69胜利(101混合油)86.2612.200.800.41-弧岛油田84.2411.742.200.47-大港油田(混合油)85.6713.400.120.23-江汉油田(混合油)83.0012.812.090.471.63克拉玛依油田(混合油)86.1313.300.040.250.28前苏联雅雷克

6、苏80.6110.361.05痕量8.97乌克兰84.6014.000.141.251.25老格罗兹尼86.4212.620.32-0.68卡拉-布拉克87.7712.37-0.46美国文图拉(加利福尼亚州)84.6012.700.401.701.20科林加(加利福尼亚州)86.4011.700.60-博芒特(得克萨斯州)85.7011.000.702.61堪萨斯州84.2013.001.900.450.45(据石毓程，1980补充)S S，平均为，平均为0.65%0.65%；S S2%2%，高硫原油；高硫原油；S S0.5%S0.5%S2%2%，含硫原油；含硫原油；S S0.5%0.5%，低

7、硫原油。低硫原油。碳碳酸酸盐盐含含油油层层和和咸咸水水湖湖沉沉积积的的石石油油，S S一一般含量较高。般含量较高。N N 平均为平均为0.094%0.094%；通常通常 0.25%0.25%，高氮原油；，高氮原油；0.25%0.25%，贫氮原油。，贫氮原油。微量(灰分)元素(石油组分中发现)有：Fe,Ca,Mg,Si,Al,V(钒)，Ni(镍)，Cu(铜)，Sb(锑)，Mn,Sr(锶)，Ba(铍)，B(硼)，Co(钴)，Zn(锌)，Mo(镅)，Pb(铅)，Sn(锡)，Na(钠),K(钾),P(磷),Li(锂)，Cl(氯),Bi(铋)，Be(铍)Ge(锗)，Ag(银)，As(砷)，Ga(镓)，A

8、u(金)，Ti(钛)，Cr(铬)，Ca(镉)等59种元素。我国原油一般我国原油一般NiNi高（陆），高（陆），V V低，低，V/NiV/Ni比值低。比值低。二、石油的烃类组成及特征(一)烃类化合物1.烷烃（脂肪族烃）通式CnH2n+2，属饱和烃常温常压下：C1C4(气态)；C5 C16(液态)；C16(固态)分子结构特点：碳与碳原子间以单键相连，排成直链，按其是否有支链存在，进一步分正构烷烃、异构烷烃。无支链的为正构烷烃，如正戊烷；有支链的为异(构)烷烃。如异戊烷 异烷烃中最有意义的是具特征结构的异戊二烯型烷烃。特点是直链上每四个碳原子有一个甲基支链。如：植烷，姥鲛烷，降姥鲛烷，异十六烷及法呢

9、烷的含量最高，主要来源于叶绿素，加之化学稳定性，可用作油源对比。2.环烷烃环烷烃，通式为，通式为 CnH2n，属饱和烃属饱和烃 结构特征是碳原子以单键联结成闭合的链环结构特征是碳原子以单键联结成闭合的链环。环烷烃由围成环的多个次甲基环烷烃由围成环的多个次甲基(-CnH2n-)组成。组成。按分子所含碳环数目分：按分子所含碳环数目分：单环烷烃单环烷烃(CnH2n)双环烷烃双环烷烃(CnH2n-2)(CnH2n-2)三环烷烃三环烷烃(CnH2n-4)(CnH2n-4)多多环环烷烷烃烃（组组成成环环的的碳碳原原子子数数为为大大于于3 3的的数数，相相应应为为三三员环、四员环、五员环、六员环员环、四员环

10、、五员环、六员环）。）。环烷烃在石油中分布的特点：环烷烃在石油中分布的特点：五员环和六员环最常见五员环和六员环最常见(稳定稳定)，六员环居多；，六员环居多；低低沸沸点点馏馏份份中中，单单环环占占主主要要，随随沸沸点点增增高高，出出现双环、三环现双环、三环多环化合物。多环化合物。3.芳烃及环烷芳烃 通式(CnH2n-6),属不饱和烃。特点：至少含一个苯环,具有六个碳原子和六个氢原子级成的特殊碳环-苯环。（苯环是由单键与双键相所构成的闭合环）按结构分：单环芳烃：分子中含一个苯环，包括苯及同系物；多环芳烃：分子中含两个或多个独立苯环；稠环芳烃：分子中含两个或多个苯环，彼此之间通过共用两个相邻碳原子稠

11、合而成。(二)石油的非烃组成（含有O、S、N等元素的化合物）1.含硫化合物 已鉴定出100多种，多数情况下，以硫化氢(H2S)，硫醇(RSH)，硫醚(RSR)，噻吩及其同系物等形态出现。2.含氮化合物已鉴定出30多种，通常:高氮原油，N0.25%贫氮原油，N0.25%碱性氮化合物：吡啶、喹啉、异喹啉等同系物；非碱性氮化合物：吡咯、卟啉等同系物。其中卟啉类富有成因意义，特点是含有卟啉环，卟啉是由四个吡咯环通过四个(-CH-)基团交替联结而成的十六员环。来源于植物的叶绿素、动物氮化血红素，可提供有机成因的证据。叶绿素（A）与原油中的卟啉（B）、植烷（Ph）、姥鲛烷(Pr)结构比较图（G.D.Hob

12、sohetc.,1981）石油中的卟啉化合物 主要为钒卟啉、镍卟啉；海相原油富含钒卟啉；陆相原油富含镍卟啉；中新生代生成的原油卟啉含量较多；古生代地层中含量甚低或不含。3.3.含氧化合物含氧化合物 目目前前在在石石油油中中已已鉴鉴定定出出5050多多种种。分分属属于于环环烷烷酸酸、酚酚、脂脂肪肪酸酸，统统称称石石油油酸酸。醛醛、酮酮)含含量极少。量极少。几几乎乎所所有有石石油油中中都都含含环环烷烷酸酸，但但含含量量变变化化大大(0.03-1.9%)(0.03-1.9%)。三、石油分类三、石油分类（研究目的不同，原则和方法采用参数不同）（研究目的不同，原则和方法采用参数不同）常常用用蒂蒂索索分分

13、类类：根根据据烃烃类类、胶胶质质、沥沥青青质相对含量；质相对含量；考虑，含硫量考虑，含硫量 采采用用三三角角图图解解，根根据据烷烷烃烃、环环烷烷烃烃、芳芳烃烃O O、S S、N N化合物相对含量。化合物相对含量。共分共分六种类型六种类型：石蜡型；石蜡型；石蜡石蜡-环烷型；环烷型；环烷型；环烷型；芳香芳香-中间型；中间型；芳香芳香-沥青型；沥青型；芳香芳香-环烷型。环烷型。四、海、陆相石油基本区别海相：芳香-中间型、石蜡-环烷型为主，饱和烃 25-70%，芳烃占总烃25-60%，S较高，V/Ni1，13C值，一般-27，低蜡，一般为0.5-3.0%；陆相：石蜡烃为主，部分为石蜡-环烷型，饱和烃

14、60-90%，芳烃占总烃10-20%，S较低，V/Ni1，13C值一般-29，高蜡，一般5，为10-30%。五、石油的物理性质五、石油的物理性质 石油的物理性质，取决于它的化学组成，不同地区、不同层位，甚至同一层位在不同构造部位的石油，其物理性质也可明显差别。1.颜色：石油的颜色不一，有淡黄、黄褐、黑绿、黑色等。石油的颜色与石油中胶质、沥青质的含量有关。一般情况下，胶质、沥青质的含量愈高，颜色愈深。2.密度和相对密度 相对密度(d420)指在一个大气压下，20石油与4纯水的单位体积密度之比。重质石油(d420)0.93中质石油0.90(d420)0.93轻质石油(d420)0.90相对密度主要

15、决定于：相对密度主要决定于：胶质胶质-沥青质含量高、密度大、颜色深。沥青质含量高、密度大、颜色深。低碳数烃含量多，密度小。低碳数烃含量多，密度小。石油中溶解气数量多，密度小。石油中溶解气数量多，密度小。温度高，密度小，压力大，密度增大。温度高，密度小，压力大，密度增大。商业上：商业上：APIAPI度度=141.5/(15.5=141.5/(15.5时密度时密度)-131.5 ()-131.5 (我国、美国常用我国、美国常用)波美度波美度=140/(15.5=140/(15.5时密度时密度)-130 ()-130 (西欧常用西欧常用)3.粘度 指液体在外力作用下，阻止其质点相对移动的能力，就是该

16、液体的粘度。粘度的单位为泊。定义：当用1达因的切力作用于流体，使相距1厘米，面积1厘米2的两液层发生相对流动，如流动的速度为1厘米/秒，该流体的粘度为一泊。在国际单位SI制中，单位为帕斯卡秒(PaS)影响石油粘度的主要因素影响石油粘度的主要因素密度增高，粘度加大；温度增高，粘度降低；压力增高，粘度加大；烷烃含量高，粘度降低；环烷烃高，粘度大；烷烃、环烷烃含量多，粘度低；蜡、胶质、沥青质含量高，粘度大；原油中溶解气增加，粘度降低。4.4.导电性导电性 石石油油电电阻阻率率极极高高，与与高高矿矿化化度度的的油油田田水水及及沉沉积积岩岩相相比比，可可视视为为无无限限大大。在在测测井井上上，可可将将油

17、油、水水因因视电阻率而区分开视电阻率而区分开。5.5.荧光性荧光性 石石油油在在紫紫外外线线照照射射下下可可产产生生荧荧光光的的特特性性。芳芳烃烃和非烃引起发光，低碳数饱和烃不发荧光和非烃引起发光，低碳数饱和烃不发荧光。芳芳烃烃呈呈天天蓝蓝色色，含含胶胶质质较较多多为为绿绿色色或或黄黄色色，含含沥青较多为褐色。沥青较多为褐色。6.旋光性 当偏光通过石油时，偏光面会旋转一定角度(旋光角)。凡具有能使偏振光的振动面发生旋转的特性，称旋光性。引起石油旋光性产生原因，是在组成石油的某些化合物中，有些碳原子具不对称结构，使化合物产生具有旋光的性能。人工合成的有机物或天然无机物，不具这种性质。7.溶解性石

18、油能溶于多种有机溶剂，难溶于水。碳数相同的分子比较，烷烃溶解度最小，环烷烃居中，芳烃最大；烷烃中(除甲烷)低分子气态烃溶解度较高，随分子量增大，溶解度减小。外界条件：温度增高，溶解度加大；水中无机组份含量增加时，溶解度降低；水中有皂胶粒存在时，(烃类)溶解度增大。第三节第三节 天然气的成分和性质天然气的成分和性质一、天然气的概念和产状一、天然气的概念和产状(一一)概念概念广义的天然气，指存在于自然界的一切气体。广义的天然气，指存在于自然界的一切气体。狭义的天然气：狭义的天然气：(油、气地质研究的气体油、气地质研究的气体)指与油田或气田有关的可燃气体。指与油田或气田有关的可燃气体。成分以气态烃为

19、主。成分以气态烃为主。多与生物成因有关。多与生物成因有关。(二二)产状产状l按相态按相态:游离气游离气,溶解气溶解气,吸付气吸付气,固态气水合物；固态气水合物；l按分布特征按分布特征:聚集型，分散型；聚集型，分散型；l按与石油产出关系：按与石油产出关系：伴生气，非伴生气；伴生气，非伴生气；l按成因：按成因：有机成因型有机成因型(石油气、煤成气、菌解气石油气、煤成气、菌解气)；无无机机成成因因型型(岩岩浆浆脱脱气气、火火山山喷喷气气、变变质质脱脱气气、围岩分解等围岩分解等)。1.1.聚集型天然气聚集型天然气气藏气 指在圈闭中具一定工业价值的单独天然气聚集，可存在于油气田中，也可存在于与石油成因分

20、布上无联系的气田(无机成因)内。气顶气：指与油共存于油气藏，呈游离态存在于油气藏顶部的天然气。在分布、成因上与石油有密切关系。基本特点：重烃气含量大于5%，重烃气含量多少取决于石油的组成和密度。溶解气溶解气油内溶解气：特点是重烃含量高油内溶解气：特点是重烃含量高，常见于饱和或过饱和，常见于饱和或过饱和油藏中油藏中。水内溶解气：主要成份有甲烷、氮、重烃气、二氧化碳水内溶解气：主要成份有甲烷、氮、重烃气、二氧化碳等，不同成因盆地，成份含量不同。等，不同成因盆地，成份含量不同。凝析气凝析气 一一种种特特殊殊的的气气藏藏气气。在在地地下下较较高高温温度度、压压力力下下，超超过过临临界界条条件件后后，液

21、液态态烃烃逆逆蒸蒸发发而而气气化化或或呈呈液液态态分分布布在在气气中中，呈呈单单一一气气相相产产出出；采采出出后后因因地地表表温温度度、压压力力降降低低，逆凝结呈液态析出。逆凝结呈液态析出。2.2.分散型天然气分散型天然气油油溶溶气气：指油藏中的溶解气，任一油藏总溶有数量不等的天然气。水溶气：水溶气：水溶气储量较大，但含气率低。煤煤层层气气：指煤层所含吸付和游离态的天然气，其含量因变质强度和煤顶板透气性差异很大。固固态态气气水水合合物物：冰点附近特殊温压条件下形成的固态结晶化合物。气体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中，形成固态气水合物。二、天然气的化学元素组成 主主要要由由气气态态的的低低

22、分分子子烃烃(C(C1 1-C-C4 4)和和非非烃烃气气体体(N(N2 2、COCO2 2、H H2 2S)S)及痕量到微量惰性气体组成。及痕量到微量惰性气体组成。据统计：C，42-78%，H，14-24%；化合物以甲烷为主，其次为重烃气(C2+)；含有少量的C2-C6的烷烃。一般碳数越大，含量越少。实际勘探中，根据重烃气含量分湿气和干气。实际勘探中，根据重烃气含量分湿气和干气。干气(贫气)：C2+5%，常不与油伴生，可形成纯气藏，燃烧时呈兰色火焰，通入带冰的水中，无油膜出现。湿气(富气)：C2+5%，常与油伴生，有微弱汽油味，燃烧时呈黄色火焰，通入带冰的水中，水面常出现彩色油膜。非烃气体：

23、有CO2，N2，H2S及He、Ar等惰性气体含量不等。高者可成为以CO2，N2为主的气藏。三、天然气的物理性质三、天然气的物理性质(一一)基本物理性质基本物理性质1.1.密度和相对密度密度和相对密度 在标准状况下，单位体积天然气的质量。在标准状况下，单位体积天然气的质量。一般与它的分子量成正比。即密度随重烃含量尤其是高碳数的重烃含量及CO2和H2S含量的增加而增大，一般：气体越多，密度越大；湿气比干气密度大；氮气、硫化氢、二氧化碳含量高，密度大。2 2、粘度、粘度常压下：常压下：一般随分子量增加，粘度减小，一般随分子量增加，粘度减小，随温度增加，粘度加大。随温度增加，粘度加大。(温度升高，气体

24、分子运动加速，增加分子间碰撞，粘度加大温度升高，气体分子运动加速，增加分子间碰撞，粘度加大)3.3.溶解性溶解性相同条件下气在石油中的解度大于在水中的溶解度。相同条件下气在石油中的解度大于在水中的溶解度。天然气中重烃增多或油中轻组分增加都可增大气体在油中溶解。降低温度或增大压力，可使气体在油中溶解度增加。4.蒸气压力 气体液化时所需施加的压力。随温度升高，蒸气压力增大；同一温度条件下，碳氢化合物的分子量越小，蒸气压力越大。5、扩散性 在在浓浓度度梯梯度度的的作作用用下下，自自发发地地由由高高浓浓度度区区向低浓度区转移以达到浓度平衡的过程。向低浓度区转移以达到浓度平衡的过程。第四节 油田水一、油

25、田水的概念与产状一、油田水的概念与产状油田水:指油田区域内与油气藏有密切联系的地下水，与油、气组成一个统一的流体系统。水与油、气分布相对位置分:边水,底水；水与油相对位置分：上层水，夹层水，下层水；水在储层存在状态分：气态水，吸附水，毛细管水，自由水二、来源及形成二、来源及形成(一一)四种来源四种来源沉积水，渗入水，转化水，深成水(二二)形成形成以沉积水、渗入水、转化水与深成水的某一种为主或它们以不同比例混合形成，经过一系列复杂的物理、化学作用与油气伴生而形成。由于形成中和油气相互作用，油田水具有一般地下水不常见的组份-烃类及其衍生物。三、油田水的矿化度及化学组成包括：1、无机组成：(已测定6

26、0多种，常见30种)，含量较多的。Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-；2、有机组成：烃类、酚、有机酸；3、溶解气：O2、N2、CO2、CH4、He等；4、微量元素：约几十种。矿化度：水的矿化度，即水中各种离子、分子和化合物的总含量。矿化度：水的矿化度，即水中各种离子、分子和化合物的总含量。四、油田水的类型 根据水中所含离子，把地层水分成不同类型。根据水中所含离子，把地层水分成不同类型。根据大陆水和海水化学成分特征，把天然气水中的Na+和Cl-的当量比作为水的分类基础。并据水中离子(Cl-,SO42-,HCO3-,Mg2+,Ca2+)彼此化学亲合力的强弱

27、顺序而组成盐类的原则，作划分依据。油田水以氯化钙型为主，重碳酸钠型为次油田水以氯化钙型为主，重碳酸钠型为次,硫酸钠和氯化镁型少见）硫酸钠和氯化镁型少见）水的类型成因系数Na+/Cl-（Na+-Cl-）/SO42+（Cl-Na+）/Mg2+大大陆陆水水硫酸硫酸钠钠型型11110海水海水氯氯化化镁镁型型101深深层层水水氯氯化化钙钙型型101五、油田水的物理性质五、油田水的物理性质1.1.密度密度 因因溶溶有有数数量量不不等等的的盐盐类类，密密度度变变化化大大，一一般般大大于于1,1,一般情况是含盐量越高，密度越大。一般情况是含盐量越高，密度越大。2.2.粘度粘度 由由于于含含盐盐，粘粘度度比比纯

28、纯水水高高，一一般般是是溶溶解解盐盐份份越越多多，粘度越大。粘度越大。3.3.导电性导电性 因含离子能导电，含离子越多，导电性越强。因含离子能导电，含离子越多，导电性越强。4.透明度 一般不透明，呈混浊状。5.颜色 常带有颜色。含H2S时呈淡青绿色，含铁质胶状体时，带淡红色，褐色或淡黄色。6.嗅味 水中混有少量石油时，具汽油或煤油味，含H2S气体时，常带臭鸡蛋味，溶有NaCl时带咸味，含硫酸镁时带苦味。第五节第五节 稳定稳定同位素同位素 同同位位素素指指的的是是原原子子序序数数相相同同而而中中子子数数不不同同的的那那些些质质子子(或或元元素素周周期期表表中中具具有有相相同同原原子子序序数数而而

29、原原子子量量不不同同的的元元素素)，因因为为它它们们在在周周期期表表占占有有同同一一位位置置，故故称同位素。称同位素。一、同位素的定义一、同位素的定义 值值()=()=(Rs-RrRs-Rr）/Rr1000/Rr1000 或或值值()=(Rs/Rr-1)1000()=(Rs/Rr-1)1000 RsRs，样品的比值，样品的比值 RrRr，为标样的比值，为标样的比值国际常用标准国际常用标准1313C(PDB)C(PDB)，D/HD/H为为SMOWSMOW。元素原子序数同位素丰度同位素比比值标准及符号表示方式氢(H)11H2H99.9850.0152H/1H1.5 10-4标准平均大洋水，缩写代号

30、SMOWD(,SMOW)碳(C)612C13C98.8921.10813C/12C1.12 10-2南卡罗来纳州白垩系皮狄组美洲拟箭石，缩写代号PDB13C(,PDB)氮(N)714N15N99.6350.36515N/14N3.6610-3大气氮15N()氧(O)816O17O18O99.7630.0370.20018O/16O2.010-3标准平均大洋水，缩写代号SMOW18O(,SMOW)硫(S)1632S33S34S36S95.0180.7504.2150.01734S/32S4.410-2迪亚希洛狭谷铁陨石之陨硫铁（FeS），缩写代号CD34S(,CD)氦(He)23He4He0.0

31、001399.999873He/4He1.3710-6大气氦以下大多直接用比值，而不用值氖(Ne)1020Ne21Ne22Ne90.920.268.8221Ne/20Ne22Ne/20Ne2.8310-39.710-2大气氖氩(Ar)1836Ar38Ar40Ar0.3370.06399.6040Ar/36Ar40Ar/38Ar295.51580.95大气氩氪(Kr)3678Kr80Kr82Kr83Kr84Kr86Kr0.3502.2711.5611.5556.9017.3778Kr/84Kr80Kr/84Kr82Kr/84Kr83Kr/84Kr86Kr/84Kr6.2210-33.9910-2

32、2.03210-12.03010-15.05310-1大气氪氙(Xe)54124Xe126Xe128Xe129Xe130Xe131Xe132Xe134Xe136Xe0.0950.0881.9226.444.0821.1826.8910.448.87124Xe/132Xe126Xe/132Xe128Xe/132Xe129Xe/132Xe130Xe/132Xe131xE/132Xe134Xe/132Xe136Xe/132Xe0.00350.00330.07140.98330.15170.78770.38830.3299大气氙二、碳稳定同位素二、碳稳定同位素(一一)常见的分馏作用常见的分馏作用1.1

33、.同位素置换反应同位素置换反应 反反应应结结果果，使使不不同同物物质质中中有有的的1313C C富富集集，另另一一些些则则1212C C富集。海水比大气中的富集。海水比大气中的COCO2 2富集富集1313C C。2.2.光合作用的动力效应光合作用的动力效应 植植物物光光合合作作用用时时，会会富富集集1212C C而而使使1313C C减减少少。海海洋洋生生物物1313C C含含量量与与HCOHCO3 3中中的的1313C C含含量量相相比比会会减减少少，1313C C值值就就会会降降低低。海海洋洋植植物物利利用用海海水水碳碳酸酸盐盐产产生生COCO2 2光光合合作作用用，1313C C值增高

34、。值增高。3.3.温度效应温度效应 高温区相对富集高温区相对富集1313C C，而低温区则贫而低温区则贫1313C C。4.4.热力和化学反应动力效应热力和化学反应动力效应 低温条件形成的烃类低温条件形成的烃类1212C C较富集，较富集，1313C C值变小。值变小。高温条件下形成的烃类高温条件下形成的烃类1313C C较高，较高，1313C C值变大。值变大。5.5.物理化学效应物理化学效应 蒸蒸发发、扩扩散散作作用用使使气气相相富富集集轻轻同同位位素素，液液相相则则富富集集轻轻重重的的重重同同位位素素；一一般般气气1313C C值值相相对对低低，油油1313C C值值相相对高对高。(三)

35、应用1.鉴别烃类生成的母质和环境 利用陆生植物、湖沼等高等植物，淡水浮游生物与海洋动深海浮游生物的碳同位素组成有明显不同，来反推烃类生成的母质、环境。2.对比油源 一般原油比生油岩的13C值低几个千分点，被认为对比好，反之；则认为差或不是。3.阐明油气的成熟过程 成熟过程中干酪根相对富集13C；裂解所得的烃类相对富集12C；时代越老，13C越相对富集。4.细菌降解作用(保存条件)饱和烃降解有利于富集13C；杂环化合物或沥青裂解有利于12C的富集。5.运移 随运移距离增加，12C相对增加。同一层原油13C递减方向，可能就是油运移的方向。(四四)油气中的碳稳定同位素油气中的碳稳定同位素原油原油13

36、13C(PDB):C(PDB):一般为一般为-22-22-33-33，平均，平均-25-25-26-26海相原油：海相原油：-27-27-22-22陆相原油：陆相原油：-29-29-33-33(相对值小相对值小)天然气：天然气：1313C C，从从-20-20-100-100低温浅层低温浅层-50-50-100-100深深层层、年年代代较较老老，较较高高温温：-50-50-2020三、氢同位素 氢同位素的相对丰度为H1,H2,石油中H2含量比普通水高约60，在天然气中可达7939。(原油中D值变化还未能做出令人满意的解释，现场应用很少)原油中D值，-80-160 天然气D值，-105-270 生物成因气 13C低，D值也较低 热解成因气 13C和D值偏高。四、硫稳定同位素 由于S33和S36数量很少，一般只测定S32和S34，也可以用S32/S34比值来表示硫同位素含量。沉积岩中34S值介于-4.144.55。之间；而S32和S34值变化在21.2802.212。五、氧同位素 由于O17分布很少，一般都研究O16O18值。目前，在地质学上，只将碳酸盐中的氧同位素比值O16O18用来测定沉积盆地的古水温。六、氮同位素 天然氮有两种稳定同位素，其相对丰度为：N14，99.635%,N15，0.365%。