油气藏中的流体课件.ppt

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1、关于油气藏中的流体第1页，此课件共93页哦 第一节第一节 石油石油 第二节第二节 天然气天然气 第三节第三节 油田水油田水第一章第一章第一章第一章 油气油气油气油气藏中的流体藏中的流体藏中的流体藏中的流体第2页，此课件共93页哦 第一节第一节 石油石油 一、石油的概念及组成一、石油的概念及组成一、石油的概念及组成一、石油的概念及组成 二、石油的分类二、石油的分类二、石油的分类二、石油的分类 三、石油的物理性质三、石油的物理性质三、石油的物理性质三、石油的物理性质 四、海、陆相石油的基本区别四、海、陆相石油的基本区别四、海、陆相石油的基本区别四、海、陆相石油的基本区别第一章第一章第一章第一章 油

2、气油气油气油气藏中的流体藏中的流体藏中的流体藏中的流体第3页，此课件共93页哦（一）石油的概念（一）石油的概念（一）石油的概念（一）石油的概念 石石石石油油油油是是是是存存存存在在在在于于于于地地地地下下下下岩岩岩岩石石石石孔孔孔孔隙隙隙隙中中中中的的的的以以以以液液液液态态态态烃烃烃烃为为为为主主主主体体体体的的的的可可可可燃燃燃燃有有有有机机机机矿矿矿矿产产产产。地地地地下下下下油油油油气气气气藏藏藏藏中中中中的的的的石石石石油油油油是是是是气气气气态态态态、液液液液态态态态及及及及固固固固态态态态烃烃烃烃类类类类及及及及其其其其衍衍衍衍生生生生物物物物的的的的混混混混合合合合物物物物，在

3、在在在成成成成分分分分上上上上以以以以烃烃烃烃类类类类为为为为主主主主，含含含含有有有有数数数数量量量量不不不不等等等等的的的的非非非非烃烃烃烃化化化化合合合合物物物物及及及及多多多多种种种种微微微微量量量量元元元元素素素素。在在在在相相相相态态态态上上上上以以以以液液液液态态态态为为为为主主主主，溶溶溶溶有有有有大大大大量量量量烃烃烃烃气气气气及及及及少少少少量量量量非非非非烃烃烃烃气气气气以以以以和和和和数数数数量量量量不不不不等等等等的的的的固固固固态态态态烃烃烃烃类类类类及及及及非非非非烃烃烃烃类类类类物物物物质质质质。油油油油气气气气藏藏藏藏中中中中组组组组成成成成石石石石油油油油的

4、的的的各各各各种种种种成成成成分分分分和和和和相相相相态态态态的的的的比比比比例例例例因因因因地地地地而而而而异异异异，因因因因此，石油没有确定的化学成分和物理常数此，石油没有确定的化学成分和物理常数此，石油没有确定的化学成分和物理常数此，石油没有确定的化学成分和物理常数 一、石油的概念及组成一、石油的概念及组成一、石油的概念及组成一、石油的概念及组成第4页，此课件共93页哦（二）石油的元素组成（二）石油的元素组成（二）石油的元素组成（二）石油的元素组成 石石石石油油油油没没没没有有有有确确确确定定定定的的的的化化化化学学学学成成成成分分分分，因因因因而而而而也也也也就就就就没没没没有有有有确

5、确确确定定定定的的的的元元元元素素素素组组组组成成成成。但但但但其其其其元素组成还是有一定的变化范围元素组成还是有一定的变化范围元素组成还是有一定的变化范围元素组成还是有一定的变化范围。石石石石油油油油主主主主要要要要由由由由碳碳碳碳 (C(C）、氢氢氢氢（H H）、硫硫硫硫（S S）、氮氮氮氮（N N）、氧氧氧氧（O O）等元素组成，等元素组成，等元素组成，等元素组成，不同产地的石油元素组成含量存在差异不同产地的石油元素组成含量存在差异不同产地的石油元素组成含量存在差异不同产地的石油元素组成含量存在差异 。一、石油的概念及组成一、石油的概念及组成一、石油的概念及组成一、石油的概念及组成第5页

6、，此课件共93页哦石油的元素组成（重量百分比）石油的元素组成（重量百分比）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-

7、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)第6页，此课件共93页哦 原原油油中中含含硫硫量量变变化化很很大大，从从万万分分之之几几（克克拉拉玛玛依依，0.05 0.05%）到到百百分分之之几几（委委内内瑞瑞拉拉，5.48%5.48%）。根根据据含含硫硫量量可可把把原原油油分分为为高高硫硫原原油油（含含硫硫量量大大于于1%1%）和和低低

8、硫硫原原油油（含含硫硫量量小小于于1%1%）。原原油油中中的的硫硫主主要要来来自自有有机机物物的的蛋蛋白白质质和和围围岩岩的的含含硫硫酸酸盐盐矿矿物物如如石石膏膏等等，故故产产于于海海相相环环境境的的石石油油较较形形成于陆相环境的石油含硫量高。成于陆相环境的石油含硫量高。原原油油中中含含氮氮量量在在0.1-1.7%0.1-1.7%之之间间，平平均均值值0.094%0.094%。90%90%以以上上的的原原油油含含氮氮量小于量小于0.2%0.2%。原油的含氧量原油的含氧量在在0.1-4.5%0.1-4.5%之间，主要与其氧化变质程度有关。之间，主要与其氧化变质程度有关。第7页，此课件共93页哦

9、除除上上述述5 5种种主主要要元元素素之之外外，还还从从原原油油灰灰分分（石石油油燃燃烧烧后后的的残残渣渣）中中发发现现有有铁铁(Fe)Fe)、钙钙(Ca)Ca)、镁镁(Mg)Mg)、硅硅(Si)Si)、铝铝(Al)Al)、钒钒（V V）、镍镍（NiNi）、铜铜（CuCu）、锑锑（SbSb）、锰锰（MnMn）、锶锶（SrSr）、钡钡（BaBa）、硼硼（B B）、钴钴（CoCo）、锌锌（ZnZn）、钼钼（MoMo）、铅铅（PbPb）、锡锡（SnSn）、钠钠（NaNa）、钾钾（K K）、磷磷（P P）、锂锂（LiLi）、氯氯（ClCl）、铋铋（BiBi）、铍铍（BeBe）、锗锗（GeGe）、银银（

10、AgAg）、砷砷（AsAs）、镓镓（GaGa）、金金（AuAu）、钛钛（TiTi）铬铬（CrCr）、镉镉（CdCd）等等3030多多种种元元素素。这这些些元元素素虽虽然然种种类类繁繁多多，但但总总量量仅仅占占石石油油重重量量的的万万分分之之几几，在在石石油油中中属属微微量量元元素素，亦亦或或称称之为灰分元素之为灰分元素。第8页，此课件共93页哦在石油微量元素中，以钒在石油微量元素中，以钒(V)V)、镍镍(Ni)Ni)两种元素含量高、分布普遍两种元素含量高、分布普遍，且鉴于其与石油成因有关联，最为石油地质学家所重视。，且鉴于其与石油成因有关联，最为石油地质学家所重视。V/NiV/Ni比值可做为区

11、分是来自海相环境还是陆相环境沉积物的标比值可做为区分是来自海相环境还是陆相环境沉积物的标志之一。志之一。一般一般V/Ni1V/Ni1被认为是海相环境。被认为是海相环境。V/Ni1V/Ni C C4 4者者较较少少见见。在在多多数数情情况况下下 ，含含量量随随碳碳数数增增加加而而减减少少；但但在在有有的的气气藏藏中中也也可可见见C C3 3H H8 8和和C C4 4H H1010异异常常高高的的现现象象。重重烃烃气气中中C C4 4-C-C7 7除除正正构构烷烷烃外，有时还有少到微量环烷烃和芳烃。烃外，有时还有少到微量环烷烃和芳烃。一一般般常常根根据据重重烃烃气气的的含含量量将将天天然然气气划

12、划分分为为湿湿气气和和干干气气。但但不不同同学学者者所所用用的的参参数数、量量值值及及具具体体的的划划分分方方案案不不尽尽相相同同。在在天天然然气气地地质质学学上上常常用用重重烃烃气气含含量量5%5%作作为为划划分分干干气气和和湿湿气气的的界界限限，C C2+2+5%5%称称为为湿湿气气，C C2+2+5%5%称称为为干干气气。典典型型的的湿湿气气和和干干气气以以及及欧欧、非非、美美洲洲若若干干有有商商业业价价值值的的天天然然气气烃烃类类组组成成如表所示。如表所示。第61页，此课件共93页哦 天然气组成天然气组成%（体积）（体积）资料资料来源来源CHCH4 4C C2 2H H6 6C C3

13、3H H8 8C C4 4H H9 9 C C5 5H H1212非烃非烃 典型典型湿气湿气84.684.66.46.45.35.32.62.61.11.1HeronHeron(964)(964)干气干气96.096.02.02.00.60.60.30.31.11.1利曼（英，北海）利曼（英，北海）94.8 94.8 3.0 3.0 0.6 0.6 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 TiratsooTiratsoo(1979)(1979)非洲非洲 利比亚利比亚 71.4 71.4 16.0 16.0 7.9 7.9 3.4 3.4 1.3 1.3/阿尔及利亚阿尔及利亚 86.5

14、86.5 9.4 9.4 2.6 2.6 1.1 1.1 0.1 0.1 0.3 0.3 尼日利亚尼日利亚 88.1 88.1 6.3 6.3 2.1 2.1 0,3 0,3 1.1 1.1 2.1 2.1 圣弗朗西斯科圣弗朗西斯科（美，加州）（美，加州）88.59 88.59 7.01 7.01 1.93 1.93 0.28 0.28 0.03 0.03 2.06 2.06 洛杉矶（美，加州）洛杉矶（美，加州）86.5 86.5 8.0 8.0 1.9 1.9 0.3 0.3 0.2 0.2 3.1 3.1 华盛顿特区华盛顿特区 95.15 95.15 2.84 2.84 0.63 0.63

15、 0.24 0.24 0.1 0.1 1.04 1.04 第62页，此课件共93页哦 天然气的烃类组成变化很大天然气的烃类组成变化很大，如我国柴达木盆地聂中的气藏气，如我国柴达木盆地聂中的气藏气，甲烷含量为甲烷含量为99.5%99.5%，重烃（，重烃（C C2 2H H6 6）含量仅含量仅0.035%0.035%，C C1 1/C/C2+2+为为28432843，H/CH/C原原子比为子比为3.9993.999；而俄罗斯格罗兹尼的石油伴生气，甲烷含量仅；而俄罗斯格罗兹尼的石油伴生气，甲烷含量仅30.8%30.8%，重烃（，重烃（C C2 2H H6 6-C-C5 5H H1212）含量却高达含

16、量却高达69.2%69.2%，且其中，且其中C C3 3H H8 8-C-C5 5H H1212各占各占20%20%左左右，相应地，右，相应地，C C1 1/C/C2+2+为为0.4450.445，H/CH/C原子比为原子比为3.023.02。这两个例子可作为天。这两个例子可作为天然气烃类组成两个极端的代表，其差别是显而易见的。然气烃类组成两个极端的代表，其差别是显而易见的。第63页，此课件共93页哦（二）、天然气的非烃组成二）、天然气的非烃组成 在在以以烃烃类类为为主主的的天天然然气气聚聚集集中中，一一般般将将非非烃烃气气体体成成分分视视为为杂杂质质。但但有有的的非非烃烃气气体体含含量量达达

17、到到一一定定的的品品位位也也具具有有很很高高的的经经济济价价值值，应应予予以以足足够够的的重重视视；同同时时，研研究究非非烃烃气气体体，对对了了解解天天然然气气的的形形成成、运运移移等等也也有有重重要要意意义义。因因此此我我们们有有必必要要对对天天然然气气中中的的非非烃烃气气体体有有所所认认识识。天天然然气气（主主要要是是气气藏藏气气）中中常常见见的的非非烃烃气气有有N N2 2、COCO2 2、H H2 2S S、COCO、SOSO2 2、H H2 2、HgHg蒸蒸气气及及惰惰性性气气体体，有有时时还还有有少少量量含含硫硫、氮氮、氧氧的的有有机机化化合合物物。非非烃烃气气的的含含量量一一般般

18、小小于于10%10%，但但亦亦有有少少量量气气藏藏非非烃烃气气体体含含量量可可超超过过10%10%，极少数是以非烃气体为主的气藏，如，极少数是以非烃气体为主的气藏，如N N2 2气藏，气藏，COCO2 2气藏，气藏，H H2 2S S气藏。气藏。第64页，此课件共93页哦 第二节第二节 天然气天然气 一、天然气的概念及产状一、天然气的概念及产状一、天然气的概念及产状一、天然气的概念及产状 二、天然气的化学组成二、天然气的化学组成二、天然气的化学组成二、天然气的化学组成 三、天然气的物理性质三、天然气的物理性质三、天然气的物理性质三、天然气的物理性质 四、天然气与石油的区别四、天然气与石油的区别

19、四、天然气与石油的区别四、天然气与石油的区别第一章第一章第一章第一章 油气油气油气油气藏中的流体藏中的流体藏中的流体藏中的流体第65页，此课件共93页哦 天天然然气气是是多多种种烃烃类类和和非非烃烃的的气气态态混混合合物物。在在常常温温常常压压下下以以气气态态存存在在的的烃烃类类有有甲甲烷烷、乙乙烷烷、丙丙烷烷、丁丁烷烷、异异丁丁烷烷及及新新戊戊烷烷；非非烃烃类类有有氢氢、氮氮、二二氧氧化化碳碳、硫硫化化氢氢和和惰惰性性气气体体。在在地地下下高高温温高高压压下下，C5-C7C5-C7烷烷烃烃和和部部分环烷烃、芳烃及有机硫化物也可以呈气态存在。分环烷烃、芳烃及有机硫化物也可以呈气态存在。三、天然

20、气的物理性质三、天然气的物理性质 第66页，此课件共93页哦(一一)、密度与相对密度、密度与相对密度 天天然然气气的的密密度度定定义义为为单单位位体体积积气气体体的的质质量量。在在标标准准状状况况下下，天天然然气气中中主主要要烃烃类类成成分分的的密密度度为为0.67730.6773kg/mkg/m3 3（甲甲烷烷）-3.0454-3.0454kg/mkg/m3 3 （戊戊烷烷）。天天然然气气混混合合物物的的密密度度一一般般为为0.7-0.750.7-0.75kg/mkg/m3 3 ，其其中中石石油油伴伴生生气气特特别别是是油油溶溶气气的的密密度度最最高高可可达达1.51.5kg/mkg/m3

21、3甚甚至至更更大大些些。天天然然气气的的密密度度随随重重烃烃含含量量尤尤其其是是高高碳碳数数的的重重烃烃气气含含量量增增加加而而增增大大，亦亦随随COCO2 2和和H H2 2S S的的含含量量增加而增大。增加而增大。天天然然气气的的相相对对密密度度是是指指在在相相同同温温度度、压压力力条条件件下下天天然然气气密密度度与与空空气气密密度度的的比比值值，或或者者说说在在相相同同温温度度、压压力力下下同同体体积积天天然然气气与与空空气气质质量量之之比比。天天然然气气烃烃类类主主要要成成分分的的相相对对密密度度为为0.55390.5539（甲甲烷烷）-2.4911-2.4911（戊戊烷烷），天天然然

22、气气混混合合物物一一般般在在0.56-1.00.56-1.0之之间间，亦亦随随重重烃烃及及COCO2 2和和H H2 2S S的的含含量量增增加而增大。加而增大。第67页，此课件共93页哦化合物 分子式 分子量 密度 相对密度 甲烷 CH4 16.043 0.6773 0.5539 乙烷 C2H6 30.070 1.2693 1.0382 丙烷C3H8 44.097 1.8614 1.5225 丁烷 C4H10 58.124 2.4535 2.0068 异丁烷 C4H10 58.124 2.4535 2.0068 戊烷 C5H12 72.151 3.0454 2.4911 异戊烷 C5H12

23、72.151 3.0454 2.4911 新戊烷 C5H12 72.151 3.0454 2.4911 巳烷 C6H14 86.178 3.6374 2.9753 庚烷 C7H16 100.205 4.2299 3.4596 环戊烷 C5H10 70.135 2.9604 2.4215 环巳烷 C6H12 84.162 3.5526 2.9057 苯 C6H6 78.114 3.2974 2.6969 甲苯 C7H8 92.141 3.8891 3.1812 二氧化碳 CO2 44.010 1.8577 1.5195 硫化氢 H2S 34.076 1.4380 1.7165 氮 N2 28.0

24、13 1.1822 1.9672 天然气中常见组分的密度和相对密度天然气中常见组分的密度和相对密度（101325Pa，15.55）第68页，此课件共93页哦 天天然然气气在在地地下下的的密密度度随随温温度度的的增增加加而而减减小小，随随压压力力的的增增加加而而加加大大。但但鉴鉴于于天天然然气气的的压压缩缩性性极极强强，在在气气藏藏中中，天天然然气气的的体体积积可可缩缩小小到到地地表表体体积积的的1/200-1/3001/200-1/300，压压力力效效应应远远大大于于温温度度效效应应，因因此此地地下下天天然然气气的的密密度度远远大大于于地地表表温温压压下下的的密密度度，一一般般可可达达150-

25、250150-250kg/mkg/m3 3；凝凝析析气气的的密密度度最大可达最大可达225-450225-450kg/mkg/m3 3。第69页，此课件共93页哦（二）、临界温度和临界压力二）、临界温度和临界压力 在在自自然然（地地面面或或地地下下）条条件件下下，气气体体是是否否以以气气态态存存在在取取决决于于温温度度和和压压力力。这这就就涉涉及及到到临临界界温温度度和和临临界界压压力力的的概概念念。纯纯物物质质的的临临界界温温度度系系指指气气相相物物质质能能（通通过过加加压压）维维持持液液相相的的最最高高温温度度。高高于于临临界界温温度度时时，无无论论加加多多大大压压力力，都都不不能能使使气

26、气态态物物质质变变为为液液态态。在在临临界界温温度度时时，气气态态物物质质液液化化所所需需要要的的最最低低压压力力称称为为临临界界压压力力。高高于于临临界界压压力力时时，无无论论多多少少温温度度，气气、液液两两相不可能共存。相不可能共存。天然气常见组分的临界温度和临界压力如表所示。天然气常见组分的临界温度和临界压力如表所示。第70页，此课件共93页哦化合物沸点（）(101325Pa）凝固点（）(101325Pa）蒸气压力(101325Pa，）临界温度（）临界压力(101325pa)甲烷-161.49-182.48(340.228)-82.57 45.44乙烷-86.60-183.23(54.4

27、36)32.2748.16丙烷-42.04-187.6912.92996.67 41.94丁烷-0.50-138.363.511152.0337.47异丁烷-11.72-159.614.913134.9436.00戊烷36.07-129.731.059196.5033.25异戊烷27.88-159.911.390187.2833.37新戊烷9.50-16.572.433160.6331.57巳烷68.73-95.320.337234.2829.73庚烷98.43-90.580.110267.1127.00环戊烷49.25-93.840.675238.6044.49环巳烷80.726.540.2

28、22286.3940.22苯80.095.530.219289.0148.34甲苯110.63-94.970.0702318.6440.55二氧化碳-78.50-31.0672.88硫化氢-60.33-82.8926.810100.3988.87氮-195.78-210.00-146.8933.55天然气中常见组分的临界温度和临界压力天然气中常见组分的临界温度和临界压力 第71页，此课件共93页哦 对于各烃类组分来说，甲烷的临界温度为对于各烃类组分来说，甲烷的临界温度为-82.57，乙烷，乙烷为为32.37。因此它们在地下除溶于石油和水或形成气水合物。因此它们在地下除溶于石油和水或形成气水合物

29、之外，均以气相存在。丙烷临界温度为之外，均以气相存在。丙烷临界温度为96.67，在低于该温，在低于该温度时，在适当的压力下即可液化。因此丙烷及碳数更高的烷度时，在适当的压力下即可液化。因此丙烷及碳数更高的烷烃，在地下大多以液相存在，仅有少量与甲烷、乙烷呈气态烃，在地下大多以液相存在，仅有少量与甲烷、乙烷呈气态或溶于石油或溶于水（数量更少）存在。或溶于石油或溶于水（数量更少）存在。第72页，此课件共93页哦（三）、溶解性三）、溶解性 天然气能不同程度溶于水和石油两类溶剂中。天然气能不同程度溶于水和石油两类溶剂中。天然气能不同程度地溶解于水和油两类溶剂中，具体数量取决于天然天然气能不同程度地溶解于

30、水和油两类溶剂中，具体数量取决于天然气和溶剂的成分以及气体的压力、温度。不同成分的气体其溶解系数有气和溶剂的成分以及气体的压力、温度。不同成分的气体其溶解系数有相当大的差别相当大的差别。根据相似相溶原理，。根据相似相溶原理，烃气在石油中的溶解度要比水中大烃气在石油中的溶解度要比水中大许多倍许多倍。在标准状况下甲烷在在石油中的溶解系数为。在标准状况下甲烷在在石油中的溶解系数为0.30.3，是在水中溶解，是在水中溶解系数的近系数的近1010倍（倍（0.0330.033）。）。溶解性随压力增高溶解度增大，随温度升溶解性随压力增高溶解度增大，随温度升高反而降低。高反而降低。另外，当石油中溶有天然气时，

31、即可降低石油本身的另外，当石油中溶有天然气时，即可降低石油本身的相对密度、粘度以及表面张力。相对密度、粘度以及表面张力。第73页，此课件共93页哦 天天然然气气的的组组分分上上，重重烃烃气气特特别别是是碳碳数数较较高高的的重重烃烃气气含含量量愈愈高高，溶溶解度愈大。解度愈大。原原油油组组分分方方面面，在在相相同同温温度度、压压力力条条件件下下，天天然然气气在在低低碳碳数数烃烃类类含量高的轻质原油中含量高的轻质原油中比重质原油中的溶解度要高得多。比重质原油中的溶解度要高得多。温温度度对对天天然然气气溶溶解解度度的的影影响响是是随随油油层层温温度度的的升升高高溶溶解解度度降降低低，但其影响效应远低

32、于压力的效应。但其影响效应远低于压力的效应。第74页，此课件共93页哦 无论是溶于地层水还是原油中的天然气，在条件发生改无论是溶于地层水还是原油中的天然气，在条件发生改变时，其中的溶解气都有可能脱离地层水或原油成为游离气，变时，其中的溶解气都有可能脱离地层水或原油成为游离气，并在适当的条件下聚集成为气藏。并在适当的条件下聚集成为气藏。特别是在油（气）藏中，当压特别是在油（气）藏中，当压力降低时，天然气会自石油中析出，且各组分的析出与其溶解度相对力降低时，天然气会自石油中析出，且各组分的析出与其溶解度相对应，应，甲烷最先开始析出，然后是乙烷、丙烷、丁烷等同系物依次析出甲烷最先开始析出，然后是乙烷

33、、丙烷、丁烷等同系物依次析出。第75页，此课件共93页哦（四）、粘度四）、粘度 前前已已述述及及，粘粘度度是是指指流流体体分分子子间间相相对对运运动动所所产产生生的的内内摩摩擦擦力力的的大大小。天然气的粘度就是天然气分子间内部摩擦力的一种量度小。天然气的粘度就是天然气分子间内部摩擦力的一种量度 天天然然气气粘粘度度是是研研究究天天然然气气运运移移、开开发发和和集集输输的的一一个个重重要要参参数数。天天然然气气的的粘粘度度很很小小，在在地地表表常常温温常常压压下下，只只有有n10n10-2-2-10-10-3-3MPa.sMPa.s。远远比比水水（1 1MPa.sMPa.s）和和油油（1-1-n

34、10MPa.sn10MPa.s）粘粘度度为为低低。天天然然气气粘粘度度与与气气体体组组成成、温温度度、压压力力等等因因素素有有关关。在在接接近近大大气气压压的的低低压压条条件件下下，压压力力对对粘粘度度的的影影响响很很小小（可可忽忽略略），粘粘度度随随温温度度增增加加而而变变大大，随随分分子子量量增增大大而而减减小小；而而在在较较高高压压力力下下，天天然然气气的的粘粘度度随随压压力力增增加加而而增增大大，随随温温度度升升高高而而减减小小，随随分分子子量量增增加加而而增增大大。此此外外，天天然然气气粘粘度度还还随随非非烃烃气气体体增加而增加。增加而增加。第76页，此课件共93页哦（五）、吸着作用

35、五）、吸着作用 气气体体与与固固体体表表面面接接触触所所发发生生的的关关系系，可可以以有有吸吸收收作作用用，也也可可以以只只有有吸吸附附作作用用，亦亦或或兼兼而而有有之之。吸吸附附作作用用与与吸吸收收作作用用是是有有区区别别的的，气气体体与与固固体体表表面面接接触触并并渗渗入入固固体体物物质质内内部部（直直至至饱饱和和）的的现现象象叫叫做做吸吸收收作作用用；而而气气体体被被固固体体吸吸收收的的初初步步过过程程是是气气体体分分子子被被固固体体表表面面分分子子所所吸吸引引，这这一一现现象象叫叫做做吸吸附附作作用用。由由于于常常常常不不能能确确定定是是吸吸附附作作用用还还是是吸吸收收作作用用，故故把

36、把气气体体（或或液液体体）在在固固体体表表面面发发生生的的作作用用笼笼统统称称之之为为吸着作用。吸着作用。第77页，此课件共93页哦（六）、扩散六）、扩散 气气体体扩扩散散是是自自然然界界常常见见的的一一种种物物理理化化学学现现象象。按按引引起起扩扩散散的的主主导导因因素素可可分分为为浓浓度度扩扩散散和和温温度度扩扩散散。按按扩扩散散介介质质可可分分为为气气体体在在气气体体中中扩扩散散（自自由由扩扩散散）、气气体体在在液液体体中中扩扩散散和和气气体体在在固体（岩石）中扩散。固体（岩石）中扩散。第78页，此课件共93页哦 浓度扩散是由物质的浓度差而引起，气体由高浓度处向低浓度扩散是由物质的浓度差

37、而引起，气体由高浓度处向低浓度方向流动，分子的相互运动趋向于拉平相互接触的容器内物浓度方向流动，分子的相互运动趋向于拉平相互接触的容器内物质的浓度。随着温度升高，分子的热运动加速，扩散加快。质的浓度。随着温度升高，分子的热运动加速，扩散加快。第79页，此课件共93页哦 扩散系数是浓度梯度等于扩散系数是浓度梯度等于1 1时时1 1秒钟内通过截面积为秒钟内通过截面积为1 1厘米厘米2 2的扩散的扩散气体量。扩散系数反比于气体压力，因为随着压力增加，分子自由气体量。扩散系数反比于气体压力，因为随着压力增加，分子自由行程的长度减小，相应地压缩气体的扩散进行得比稀薄气体慢。行程的长度减小，相应地压缩气体

38、的扩散进行得比稀薄气体慢。一般气体的自由扩散系数（气体在气体中扩散）大部分在一般气体的自由扩散系数（气体在气体中扩散）大部分在0.08-0.08-0.230.23厘米厘米2 2/秒之间。氢具有最大的扩散系数，如氢通过氮或氦秒之间。氢具有最大的扩散系数，如氢通过氮或氦气的扩散系数为气的扩散系数为0.70.7厘米厘米2 2/秒。秒。第80页，此课件共93页哦 气气体体在在液液体体中中的的扩扩散散，从从气气体体在在液液体体表表层层溶溶解解（吸吸收收作作用用）开开始始，然然后后由由于于在在各各液液体体层层中中存存在在气气体体浓浓度度差差而而进进一一步步扩扩散散。气气体体在在水水中中的的扩扩散散系系数数

39、一一般般随随分分子子量量和和分分子子大大小小的的增增加加而而减减小小，随随压压力和温度的升高而增大。力和温度的升高而增大。气气体体在在岩岩石石中中的的扩扩散散比比在在自自由由空空间间进进行行得得慢慢，也也比比在在水水中中进进行行得得慢慢。因因为为在在岩岩石石中中气气体体是是沿沿充充满满流流体体、结结构构复复杂杂的的孔孔道道进进行行扩扩散散。与与自自由由空空间间扩扩散散相相比比，在在砂砂中中较较之之慢慢2-32-3倍倍，在在砂砂岩岩中中慢慢9-149-14倍倍，在致密砂岩中要慢在致密砂岩中要慢100100倍。倍。第81页，此课件共93页哦 气体通过没有孔隙的岩石（矿物质）的扩散比通过孔隙岩石小气

40、体通过没有孔隙的岩石（矿物质）的扩散比通过孔隙岩石小10-10010-100倍，但随着气体的温度和压力升高，扩散速度将大大加快。倍，但随着气体的温度和压力升高，扩散速度将大大加快。热扩散（温度扩散）是由于存在温度差而产生，热扩散使轻热扩散（温度扩散）是由于存在温度差而产生，热扩散使轻分子或小分子气体趋向于在高温区集中，而重分子或大分子气体分子或小分子气体趋向于在高温区集中，而重分子或大分子气体在低温区聚集。在低温区聚集。天然气的扩散不可小视，扩散可使气田中的气大量散失。在漫天然气的扩散不可小视，扩散可使气田中的气大量散失。在漫长的地质历史中，甚至可使整个气藏消失。长的地质历史中，甚至可使整个气

41、藏消失。第82页，此课件共93页哦（七）、热值七）、热值 热热能能是是天天然然气气主主要要经经济济价价值值所所在在。天天然然气气的的热热值值与与组组成成天天然然气气的的成成分分有有关关，含含烃烃气气比比例例越越高高，热热值值越越高高；含含非非烃烃气气，特特别别是是含含COCO2 2、N N2 2等等气气体体比比例例越越高高，热热值值越越低低。天天然然气气中中主主要要烃烃气气成成分分的热值如表所列。的热值如表所列。第83页，此课件共93页哦天然气中主要烃类气体的热值（据美国天然气工程手册，天然气中主要烃类气体的热值（据美国天然气工程手册，1959）烃烃 类类 热热 值（发值（发 热热 量）量）*

42、KJ/m3(净值净值)KJ/m3(净值净值)KJ/m3(全值全值)KJ/m3(全值全值)甲甲 烷烷 34037.80 47541.96 37811.48 52812.96 乙乙 烷烷 60937.25 45162.10 66618.44 49371.20 丙丙 烷烷 87915.42 44054.17 95537.50 47873.33 丁丁 烷烷 115863.04 43368.15 125876.35 47116.44*原统计以原统计以Btu/ft3计，经换算成计，经换算成SI单位单位第84页，此课件共93页哦（八）、形成结晶水合物八）、形成结晶水合物 在在自自然然界界存存在在的的低低温温

43、高高压压条条件件下下，天天然然气气（氦氦、氖氖、氢氢除除外外）能能够够与与水水结结合合形形成成结结晶晶水水合合物物（固固体体气气）。这这是是天天然然气气的的重重要要性性质质。这一性质具有实际意义。这一性质具有实际意义。固固体体气气为为密密度度在在0.88-0.900.88-0.90g/cmg/cm3 3的的固固体体结结晶晶物物质质，象象雪雪或或冰冰，1 1m m3 3气气体体水水合合物物中中含含0.90.9m m3 3的的水水和和70-24070-240m m3 3的的气气，含含气气量量的的多多少少取取决决于于气气体体的的组组分分。尽尽管管甲甲烷烷、乙乙烷烷、丙丙烷烷、COCO2 2等等气气体

44、体均均可可形形成成气气水水合物，但固体气中的天然气还是以甲烷占优势，即常见为甲烷水合物。合物，但固体气中的天然气还是以甲烷占优势，即常见为甲烷水合物。第85页，此课件共93页哦甲烷水合物是在冰点附近的特殊温度和压力条件下形成的甲烷水合物是在冰点附近的特殊温度和压力条件下形成的 其开始出现的条件是：其开始出现的条件是：温度低于温度低于0，压力小，压力小于于2.5Mpa；温度温度0-20，压力为压力为2.5-25Mpa。温度温度达达21-27时，甲烷水时，甲烷水合物将被分解。合物将被分解。因此，气水合物主要存因此，气水合物主要存在于冻土、极地和深海沉在于冻土、极地和深海沉积物分布区。积物分布区。海

45、水与甲烷形成气水合物的相图（据海水与甲烷形成气水合物的相图（据Katz，1959）第86页，此课件共93页哦 气水合物是天然气（主要是甲烷）被俘获在水分子的笼型气水合物是天然气（主要是甲烷）被俘获在水分子的笼型结构中，即水分子的笼型化合物。在这种化合物中，水的冰晶结构中，即水分子的笼型化合物。在这种化合物中，水的冰晶体格架扩展为包含气体分子的晶体。体格架扩展为包含气体分子的晶体。第87页，此课件共93页哦 在在一一定定温温度度、压压力力条条件件下下，气气和和水水相相互互作作用用形形成成气气水水合合物物。除除甲甲烷烷、氮氮和和惰惰性性气气体体以以外外的的所所有有其其它它气气体体，都都具具有有高高

46、于于某某一一温温度度就就不不形形成成气气水水合合物的临界温度。物的临界温度。形形成成气气水水合合物物的的条条件件必必须须低低温温高高压压，在在地地层层条条件件下下，只只有有在在深深潜潜的的 永永久久 冻冻土土带带（厚厚层层冰冰岩岩带带）发发育育区区（一一般般在在极极地地），低低温温高高压压才才能能得得以以兼兼备备。在在现现代代沉沉积积物物中中，前前苏苏联联科科学学家家发发现现，海海洋洋底底下下是是天天然然气气水水合合物物形成的最佳场所，海洋总面积的形成的最佳场所，海洋总面积的90%90%具有形成气水合物的温压条件。具有形成气水合物的温压条件。气气体体水水合合物物可可以以视视之之为为固固体体溶溶

47、液液，其其中中 溶溶剂剂 是是由由水水分分子子构构成成的的立立方方晶晶系系的的结结晶晶骨骨架架，其其中中分分布布着着溶溶解解气气分分子子。即即气气体体分分子子 溶溶解解 于于由由水水分子组成的结晶骨架分子组成的结晶骨架 溶剂溶剂 中形成的中形成的 固体溶液固体溶液。目目前前，对对天天然然气气水水合合物物的的研研究究已已成成为为一一个个热热点点，也也是是当当今今地地质质界界的的前沿课题之一。前沿课题之一。第88页，此课件共93页哦 第二节第二节 天然气天然气 一、天然气的概念及产状一、天然气的概念及产状一、天然气的概念及产状一、天然气的概念及产状 二、天然气的化学组成二、天然气的化学组成二、天然

48、气的化学组成二、天然气的化学组成 三、天然气的物理性质三、天然气的物理性质三、天然气的物理性质三、天然气的物理性质 四、天然气与石油的区别四、天然气与石油的区别四、天然气与石油的区别四、天然气与石油的区别第一章第一章第一章第一章 油气油气油气油气藏中的流体藏中的流体藏中的流体藏中的流体第89页，此课件共93页哦（一）（一）（一）（一）组成成分上的区别组成成分上的区别组成成分上的区别组成成分上的区别 总体上看，天然气和石油都是产出于地下岩石孔隙中的以烃类为总体上看，天然气和石油都是产出于地下岩石孔隙中的以烃类为总体上看，天然气和石油都是产出于地下岩石孔隙中的以烃类为总体上看，天然气和石油都是产出

49、于地下岩石孔隙中的以烃类为主体的可燃有机矿产主体的可燃有机矿产主体的可燃有机矿产主体的可燃有机矿产,成分都可分为烃类和非烃两大类，且均以烃类成分都可分为烃类和非烃两大类，且均以烃类成分都可分为烃类和非烃两大类，且均以烃类成分都可分为烃类和非烃两大类，且均以烃类为主。因此从组成成分的大类上看，二者是相似的。为主。因此从组成成分的大类上看，二者是相似的。为主。因此从组成成分的大类上看，二者是相似的。为主。因此从组成成分的大类上看，二者是相似的。但恰恰是在组成成分的主体部分，天然气与石油存在着显著的差别。众但恰恰是在组成成分的主体部分，天然气与石油存在着显著的差别。众但恰恰是在组成成分的主体部分，天

50、然气与石油存在着显著的差别。众但恰恰是在组成成分的主体部分，天然气与石油存在着显著的差别。众所周知，烃类是一大类有机物质的总称，其成员众多，结构复杂。所周知，烃类是一大类有机物质的总称，其成员众多，结构复杂。所周知，烃类是一大类有机物质的总称，其成员众多，结构复杂。所周知，烃类是一大类有机物质的总称，其成员众多，结构复杂。天然气天然气天然气天然气中仅包含少数几个最简单的成员，主要是甲、乙、丙、丁烷，戊烷中仅包含少数几个最简单的成员，主要是甲、乙、丙、丁烷，戊烷中仅包含少数几个最简单的成员，主要是甲、乙、丙、丁烷，戊烷中仅包含少数几个最简单的成员，主要是甲、乙、丙、丁烷，戊烷以上所占比例甚微。以