原油的组成、分类及影响因素.ppt

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1、第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 石油是一种复杂的多组分混合物，石油是一种复杂的多组分混合物，烃类（烷烃、环烷烃、芳香烃）烃类（烷烃、环烷烃、芳香烃）非烃组分（含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、胶质非烃组分（含氧化合物、含硫化合物、含氮化合

2、物、胶质和沥青质）。和沥青质）。石油都具有大致相同的物理化学性质。石油都具有大致相同的物理化学性质。不同地区、不同层位的石油在物理化学性质上存在着明显不同地区、不同层位的石油在物理化学性质上存在着明显的差异的差异石油化学组成的多样性和复杂性石油化学组成的多样性和复杂性与石油形成和与石油形成和转化的地球化学条件以及整个过程有密切关系。转化的地球化学条件以及整个过程有密切关系。石油地球化学：石油化学组成中继承了生油母质和石石油地球化学：石油化学组成中继承了生油母质和石油转化过程及其产物的信息油转化过程及其产物的信息深入研究石油组成对于深入研究石油组成对于探索石油的形成、演化、运移、聚集及保存都具有

3、重探索石油的形成、演化、运移、聚集及保存都具有重要的意义。要的意义。第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 第一节第一节 石油的元素组成及馏分组成石油的元素组成及馏分组成 一、石油的元素组成一、石油的元素组成 元素组成是化学组成的基础。组成石油的元素主要是碳和氢，元素组成是化学组成的基础。组成石油的元素主要是碳和氢，其次是氧、硫、氮。其次是氧、硫、氮。C、H元素的含量一般为元素的含量一般为9699%，其中碳占，其中碳占8387%，氢占，氢占

4、1114%。其余三种元素的含量很少，仅占。其余三种元素的含量很少，仅占0.55%。第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 1.1 1.1 石油的元素组成石油的元素组成石石油油中中还还含含有有很很多多微微量量金金属属和和非非金金属属元元素素。它它们们构构成成了了石石油油的的灰分。灰分。目目前前，采采用用发发射射光光谱谱法法和和中中子子活活化化分分析析法法从从石石油油灰灰分分中中发发现现了了59种种元元素素，其其中中以以钒钒和和镍镍最最重重要要

5、，二二者者可可占占微微量量元元素素的的50%70%。近近几几年年来来，石石油油灰灰分分中中的的钒钒、镍镍含含量量及及其其比比值值（V/Ni）已已被被用用来来确确定定生生油油岩岩有有机机相相、油油源源对对比比，取取得得了了可可喜成果。喜成果。石石油油中中碳碳、氢氢元元素素含含量量变变化化与与石石油油的的化化学学组组成成有有密密切切关关系系。石石油油越越重重所所含含高高分分子子烃烃就就越越多多，随随分分子子量量增增加加，碳碳的的含含量量增增高高，氢氢的的含含量量减减少少。氧氧、硫硫、氮氮三三种种元元素素的的含含量量变变化化般般与与石石油油中中非烃化合物，尤其与胶质沥青质有关。非烃化合物，尤其与胶质

6、沥青质有关。第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 1.1 石油的元素组成石油的元素组成 C C、H H、O O、N N、S S的的地地球球化化学学意意义义在在于于它它们们与与有有机机质质元元素素组组成成有有很很好的对比性。好的对比性。相似：都以碳、氢元素为主相似：都以碳、氢元素为主显著差异：石油中碳、氢元素的含量高，氧含量很低。显著差异：石油中碳、氢元素的含量高，氧含量很低。元素地球化学演化元素地球化学演化为石油有机成因说提供了石油与有机

7、质成因为石油有机成因说提供了石油与有机质成因联系上的证据，而且表明，从有机质向石油演化是一个联系上的证据，而且表明，从有机质向石油演化是一个“脱氧、加脱氧、加氢、高集碳氢、高集碳”的过程的过程。第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 1.2 石油的馏分组成石油的馏分组成(fractional composition)为为研研究究石石油油中中烃烃类类组组成成，首首先先要要对对这这种种复复杂杂的的混混合合物物进进行行分分离离，利利用用石石油油组

8、组分分沸沸点点不不同同的的特特性性，加加热热蒸蒸馏馏，将将石石油油切切割割成成不不同同沸点的馏分。沸点的馏分。石石油油组组分分分分析析中中，用用某某个个温温度度范范围围内内蒸蒸馏馏出出的的馏馏分分百百分分含含量量(重量或体积重量或体积)所表示的石油组成称为馏分组成。所表示的石油组成称为馏分组成。不同的石油其馏分组成的分布及含量大小都有差别。不同的石油其馏分组成的分布及含量大小都有差别。轻轻质质原原油油中中轻轻馏馏分分含含量量相相对对较较高高，如如我我国国青青海海冷冷湖湖、新新疆疆柯克亚等地的石油均是轻质石油，凝析油中主要是轻馏分。柯克亚等地的石油均是轻质石油，凝析油中主要是轻馏分。大庆、胜利油

9、田的石油是重质石油，其重馏分含量较高。大庆、胜利油田的石油是重质石油，其重馏分含量较高。石石油油馏馏分分组组成成的的差差异异直直接接影影响响了了石石油油的的物物理理性性质质，也也反反映映了原始生油母质及演化程度的不同。了原始生油母质及演化程度的不同。第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 石油馏分组成分类石油馏分组成分类 1.2 石油的馏分组成石油的馏分组成第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影

10、响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 第二节第二节 石油的族组成石油的族组成(family composition)石油的族组成包括以下几部分：石油的族组成包括以下几部分：饱饱和和烃烃(Saturate(Saturate HC,HC,ST)ST)，包包括括正正构构、异异构构烷烷烃烃和和环环烷烷烃；烃；芳芳香香烃烃(Aromatic(Aromatic HC,HC,ARO)ARO)，包包括括纯纯芳芳香香烃烃、环环烷烷-芳芳香香烃分子；烃分子；胶胶质质(resin,Resresin,Res)和和沥沥青青质质(asphalten

11、e,ASPasphaltene,ASP)，由由石石油油中中含氮、硫、氧原子的高分子量多环化合物构成。含氮、硫、氧原子的高分子量多环化合物构成。ST+ARO+Res+ASPST+ARO+Res+ASP=100%=100%法国石油研究院法国石油研究院,517,517个正常石油个正常石油:烃类占烃类占85.8%85.8%，其中饱和烃占，其中饱和烃占57.2%57.2%，芳香烃占，芳香烃占28.6%28.6%而胶质而胶质+沥青质只占沥青质只占14.2%14.2%。第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因

12、素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 石油中最主要的部分石油中最主要的部分大大于于210210的的石石油油馏馏分分的的75%75%以以上上。有有些些轻轻质质石石油油几几乎乎全全由由烃烃类类组组成成。而而在在某某些些重重油油中中，尤尤其其是是受受到到细细菌菌生生物物降降解解、氧氧化化的的石石油油中中烃类组分大大降低。烃类组分大大降低。不不同同的的石石油油各各种种烃烃类类的的含含量量相相差差很很大大，同同一一类类烃烃的的分分布布和和结结构构也也不不同同。轻轻质质馏馏分分中中富富含含烷烷烃烃、环环烷烷烃烃，芳芳香香烃烃含含量量较较低低。重重馏馏分分中中多多含含固固态态的的长长链链烃

13、烃，而而且且环环状状烃烃特特别别是是多多环环环环烷烷烃烃，环环烷烷芳芳香香烃含量增大。烃含量增大。目目前前在在石石油油中中已已经经鉴鉴定定出出10001000多多种种单单体体烃烃类类。按按其其结结构构不不同同可可分分为烷烃、环烷烃、芳香烃以及由这三种组合而成的烃类。为烷烃、环烷烃、芳香烃以及由这三种组合而成的烃类。2.1 烃类烃类(hydrocarbons)第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 1.1.饱和烃类饱和烃类正构烷烃正构烷烃(n

14、-alkanes)支链烷烃支链烷烃(branch alkanes)环烷烃环烷烃(cycloalaknes)类异戊二烯烷烃类异戊二烯烷烃单甲基和多甲基链烷烃单甲基和多甲基链烷烃包括单环、双环、三环、包括单环、双环、三环、四环、五环及五环以上四环、五环及五环以上的多环烷烃类等。的多环烷烃类等。2.2.芳香烃类芳香烃类(aromatics)(aromatics)一、烃类一、烃类2.1 烃类烃类第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 上上世世纪纪8

15、0年年代代中中期期以以来来，高高温温气气相相色色谱谱（HTGC）技技术术的的发发展展扩扩大大了了烃烃类类分分子子的的检检测测范范围围，现现能能从从石石油油中中已已鉴鉴定定出出C1C100的的正正构构烷烷烃烃，它它们们占占石石油油重重量量的的15%25%。但但正正构构烷烷烃碳数多小于烃碳数多小于35，轻质油中富含正构烷烃。，轻质油中富含正构烷烃。正正构构烷烷烃烃的的含含量量受受控控于于原原始始有有机机质质性性质质、热热演演化化程程度度及及生生物物降解等因素。降解等因素。高高蜡蜡原原油油和和从从陆陆源源有有机机质质演演化化生生成成的的原原油油常常常常含含有有较较大大比比例例的的正正构构烷烃烷烃而海

16、相或混合有机质则产生较多的环状化合物。而海相或混合有机质则产生较多的环状化合物。演化程度高的石油中主要组成是中低分子量的正构烷烃。演化程度高的石油中主要组成是中低分子量的正构烷烃。受微生物强烈降解的原油，正构烷烃常被选择性地吸收，含量较少。受微生物强烈降解的原油，正构烷烃常被选择性地吸收，含量较少。2.1.1 饱和烃类饱和烃类 （1）正构烷烃）正构烷烃第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 近年来，石油中的高分子量（近年来，石油中的高分子量

17、（HMWHMW）正烷烃研究颇受关注。正烷烃研究颇受关注。传统观点认为，正烷烃是最优先遭受生物降解的烃类成分，传统观点认为，正烷烃是最优先遭受生物降解的烃类成分，通通过过原原油油的的假假单单胞胞菌菌生生物物降降解解模模拟拟实实验验证证明明，分分子子量量不不同同的的正构烷烃，其抗生物降解作用的能力是不相同的。正构烷烃，其抗生物降解作用的能力是不相同的。SettiSetti等等人人和和HeathHeath等等人人先先后后发发现现，由由于于大大石石蜡蜡分分子子的的立立体体位位阻阻效效应应，nCnC2828以以上上正正烷烷烃烃的的生生物物降降解解速速率率随随着着烃烃类类分分子子链链长长的的进一步增长而降

18、低。进一步增长而降低。HsiehHsieh等等人人指指出出，一一些些严严重重生生物物降降解解油油中中，用用全全油油气气相相色色谱谱分分析析检检测测不不出出高高分分子子量量烃烃类类，而而在在从从全全油油分分离离出出来来的的蜡蜡馏馏分分中中，高分子量烃类则变得明显可见。高分子量烃类则变得明显可见。总总之之，高高分分子子量量正正烷烷烃烃具具有有很很强强的的抗抗生生物物降降解解能能力力。生生物物降降解过程中是优先消耗原油中的低碳数正构烷烃。解过程中是优先消耗原油中的低碳数正构烷烃。2.1.1 饱和烃类饱和烃类 （1）正构烷烃）正构烷烃第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油

19、的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 由类异戊二烯由类异戊二烯结构单元形成的链烷类。结构单元形成的链烷类。根据现有的研究程度，石油中这类化合物的碳数分布范围在根据现有的研究程度，石油中这类化合物的碳数分布范围在C C9 9-C C3030，可占原油组成的可占原油组成的1%1%左右，约占原油饱和烃馏份组成的左右，约占原油饱和烃馏份组成的10%10%。其中最丰富的是姥鲛烷和植烷，二者的总和可占所有无环异戊二其中最丰富的是姥鲛烷和植烷，二者的总和可占所有无环异戊二烯烃含量的烯烃含量的55%55%。高分子量范围中

20、也见有角鲨烷、胡萝卜烷、蕃茄。高分子量范围中也见有角鲨烷、胡萝卜烷、蕃茄红烷这些不规则的类异戊二烯烃。红烷这些不规则的类异戊二烯烃。姥鲛烷姥鲛烷植烷植烷2,6,10,14-四甲基十五烷2,6,10,14-四甲基十六烷2.1.1 饱和烃类饱和烃类 (2)类异戊二烯烷烃类异戊二烯烷烃(isoprenoid alkane)第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 原油中的单甲基支链烷烃原油中的单甲基支链烷烃:异构烷烃（异构烷烃（2-2-甲基甲基-）

21、、反异构烷烃（）、反异构烷烃（3-3-甲基甲基-)-)、4-4-甲基甲基-烷烃、烷烃、5-5-甲基甲基-烷烃、烷烃、6-6-甲基甲基-烷烃烷烃同一分子量的单甲基支链烷的化合物在理论上的存在同一分子量的单甲基支链烷的化合物在理论上的存在的个数，几乎在原油中均能发现。的个数，几乎在原油中均能发现。2.1.1 饱和烃类饱和烃类 （3）单甲基支链烷烃）单甲基支链烷烃第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 性性质质与与烷烷烃烃相相似似，但但在在分分子

22、子中中含含有有碳碳环环结结构构的的饱饱和和烃。烃。由由许许多多围围成成环环的的多多个个次次甲甲基基组组成成。组组成成环环的的碳碳原原子子数数可可以以是是3、4，相应称为三员环、四员环，相应称为三员环、四员环。环环烷烷烃烃按按分分子子中中所所含含碳碳环环数数目目，可可以以分分为为单单环环、双双环、三环和多环的环烷烃。环、三环和多环的环烷烃。在在低低于于C10的的低低分分子子量量环环烷烷烃烃中中，环环戊戊烷烷、环环己己烷烷及及其衍生物是石油的重要组成部分。其衍生物是石油的重要组成部分。2.1.1 饱和烃类饱和烃类 （4）环烷烃）环烷烃第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素

23、原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 单单环环和和双双环环的的环环烷烷烃烃一一般般占占C10环环烷烷烃烃总总量量的的5055%。在在这这些些高高分分子子量量的的分分子子中中常常常常有有一一个个长长链链或或几几个个短短的的甲甲基基或或乙乙基基链链。各各种种单单环环和和双双环环环环烷烷烃烃的的含含量量随随分分子子量量(即即碳碳原原子子数数)的的变变化有规律地减少化有规律地减少三三环环环环烷烷烃烃乎乎均均只只占占C C1010的的环环烷烷烃烃总总量量的的2020。其其中中某某些些很很可能具有菲烷的结构形式。

24、可能具有菲烷的结构形式。四四环环和和五五环环环环烷烷烃烃平平均均占占C C1010环环烷烷烃烃的的25%25%。它它们们的的结结构构同同四四环环甾甾族族化化合合物物和和五五环环三三萜萜烷烷直直接接相相关关。它它们们具具有有很很强强的的旋旋光光性性，是石油有机成因的重要标志。是石油有机成因的重要标志。2.1.1 饱和烃类饱和烃类 （4）环烷烃）环烷烃四环和五环环烷烃在未成熟的原油中含量较高，四环和五环环烷烃在未成熟的原油中含量较高，在成熟石油中则以在成熟石油中则以1-3环的环烷烃为主。环的环烷烃为主。与生油岩相比，石油相对富集单环和双环分子，与生油岩相比，石油相对富集单环和双环分子，生油岩则含较

25、多的四环和五环分子，这可能与生油岩则含较多的四环和五环分子，这可能与石油运移分异有关。石油运移分异有关。第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 2.1.1 饱和烃类饱和烃类 （4）环烷烃）环烷烃第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 纯芳香烃是指只包含芳环和侧链的分子。纯芳香烃是指只包含

26、芳环和侧链的分子。包包括括单单环环以以及及26环环、甚甚至至更更多多环环缩缩合合在在一一起起的的多多环环芳芳烃烃，其其通式为通式为CnH2n-p。p随环数而变化如苯随环数而变化如苯p=6，萘，萘p=12，菲，菲p=18。其中以其中以1-3环的芳烃含量最高，这就是所说的苯、萘、菲系列。环的芳烃含量最高，这就是所说的苯、萘、菲系列。在在每每类类化化合合物物中中烷烷基基衍衍生生物物又又比比其其母母体体化化合合物物丰丰富富得得多多。如如甲苯、二甲苯比苯丰富；二甲基、三甲基萘和菲比萘和菲丰富。甲苯、二甲苯比苯丰富；二甲基、三甲基萘和菲比萘和菲丰富。一一般般认认为为萘萘、菲菲系系列列的的分分子子是是由由甾

27、甾萜萜化化合合物物热热解解而而成成，所所以以造成了烷基衍生物的优势。造成了烷基衍生物的优势。根根据据Tissot等等的的统统计计，1-3个个芳芳环环的的芳芳香香烃烃占占总总芳芳香香馏馏分分的的70%左右，而四环以上的仅占不到左右，而四环以上的仅占不到10%2.1.2 芳香烃芳香烃第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 由由沉沉积积物物中中具具有有生生物物标标志志意意义义的的一一类类化化合合物物经经过过芳芳构构化作用形成的芳香烃类。化作用形成

28、的芳香烃类。基基本本保保持持了了甾甾、萜萜类类化化合合物物的的分分子子骨骨架架类类型型，有有与与甾甾萜类化合物类同的生物标志意义。萜类化合物类同的生物标志意义。稳稳定定性性相相对对较较差差主主要要分分布布在在成成熟熟度度相相对对较较低低沉沉积积岩岩和原油中。和原油中。其其芳芳构构化化作作用用过过程程常常与与沉沉积积环环境境有有关关。由由于于芳芳构构化化作作用用过过程程是是种种脱脱氢氢的的氧氧化化过过程程，还还原原环环境境对对这这种种过过程程有有相对的抑制作用。相对的抑制作用。2.1.2 芳香烃芳香烃 (1)芳香甾萜类芳香甾萜类第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油

29、的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 O OS S萘萘 菲菲 屈屈 匹匹北北 芴芴 二苯并呋喃二苯并呋喃(氧芴氧芴)二苯并噻吩二苯并噻吩(硫芴硫芴)2.1.2 芳香烃芳香烃 (2)常规多环芳烃（常规多环芳烃（PAH）第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 石石油油中中的的非非烃烃组组成成主主要要是是含含O O、N N、S S氮氮、硫硫三三种种元元素素的

30、的有机化合物。有机化合物。胶质、沥青质是高分子量的含杂原子的缩聚合物。胶质、沥青质是高分子量的含杂原子的缩聚合物。尽尽管管这这种种元元素素的的含含量量只只占占石石油油元元素素组组成成的的2%2%左左右右，但但与与其其有有关关的的化化合合物物却却占占10%-20%10%-20%，甚甚至至更更多多。这这些些非非烃烃组组分分主主要要集集中中在石油的高沸点馏分中。在石油的高沸点馏分中。在在数数量量上上并并不不占占主主要要地地位位，但但它它的的组组成成性性质质和和分分布布特特点点对石油的性质却有很大影响。对石油的性质却有很大影响。石油中含硫化合物多少直接涉及到原油性质的好坏。石油中含硫化合物多少直接涉及

31、到原油性质的好坏。非非烃烃化化合合物物的的组组成成和和性性质质与与生生油油母母质质、沉沉积积环环境境及及转转化化条条件件有关有关有助于全面认识石油的形成及次生变化。有助于全面认识石油的形成及次生变化。2.2 石油的非烃组成石油的非烃组成 第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 由烃基和含氧官能团两部分组成。由烃基和含氧官能团两部分组成。含氧官能团：含氧官能团：醇醇（R-OHR-OH）、酚酚（ArAr-OH-OH）、醚醚（R-O-RR-O-R

32、）、醛醛（R-CO-R-CO-H H）、）、酮（酮（R-CO-RR-CO-R）和酸（和酸（R-COOHR-COOH）。）。根根据据化化合合物物的的极极性性，含含氧氧化化合合物物可可分分为为酸酸性性和和中中性性含氧化合物两大类。含氧化合物两大类。酸性含氧化合物：环烷酸、脂肪酸及酚，总称石油酸；酸性含氧化合物：环烷酸、脂肪酸及酚，总称石油酸；中性含氧化合物有醛、酮等，其含量很少中性含氧化合物有醛、酮等，其含量很少。2.2.1 含氧化合物含氧化合物 第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成

33、、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 主要是酸性含氧化合物，主要是酸性含氧化合物，环环烷烷酸酸最最多多，占占酸酸性性物物质质90%90%以以上上。主主要要是是五五员员环环和和六六员员环环的的环环烷烷酸酸(环环戊戊烷烷酸酸、环环已已烷烷酸酸)，它它们们在在轻轻馏馏分分中中含含量量很很少少，主主要要集集中中在在200400200400馏馏分分中，重馏分中含量也很少。中，重馏分中含量也很少。脂肪酸含量少脂肪酸含量少微量的芳香酸、环烷微量的芳香酸、环烷-芳香酸以及沥青酸。石油中环烷酸芳香酸以及沥青酸。石油中环烷酸具具有有特特征征结结构构的的酸酸，如如具具甾甾族族结结构构和和藿藿烷烷结结构构的的酸

34、酸类类。它它们们能能标标志志原原始始有有机质来源。机质来源。在在低低成成熟熟石石油油中中常常含含有有酸酸类类，它它们们大大多多直直接接来来源源于于生生物物体体及及其其成成岩产物。岩产物。一些受到次生改造的重油中，由于氧化作用形成了酸。一些受到次生改造的重油中，由于氧化作用形成了酸。2.2.1 含氧化合物含氧化合物 第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 硫的含量是仅次于碳、氢的元素。硫的含量是仅次于碳、氢的元素。Tissot，等近万个石油样

35、品：含硫量均低于等近万个石油样品：含硫量均低于10%。含含硫硫量量低低于于1%者者，为为低低硫硫石石油油。该该类类石石油油占占分分析析样样品品的的80%左右，且以左右，且以0.15%0.4%含硫量为最多。含硫量为最多。含硫量高于含硫量高于1%的为高硫石油。的为高硫石油。含硫化合物是石油中最重要的非烃化合物含硫化合物是石油中最重要的非烃化合物不仅存在于重馏分中，也存在于中等馏分中。不仅存在于重馏分中，也存在于中等馏分中。硫硫化化物物主主要要有有硫硫醇醇（-SH），一一硫硫化化物物（-S-），二二硫硫化化物物（-S-S-）以以及及噻噻吩吩衍衍生生物物。此此外外，还还有有元元素素硫硫，硫化氢存在于石

36、油中。硫化氢存在于石油中。2.2.2 含硫化合物含硫化合物 第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 分分子子中中含含有有硫硫基基（-SH）的的硫硫化化物物，是是由由一一个个烷烷基基或或环环烷烷基基取代了硫化氢中一个氢原子而形成的。取代了硫化氢中一个氢原子而形成的。大多数硫醇是低分子量的，少于大多数硫醇是低分子量的，少于8个碳原子。个碳原子。在在石石油油中中含含量量不不高高，且且主主要要分分布布于于低低分分子子量量馏馏分分中中，其其含含量量随

37、馏分沸点升高而降低。随馏分沸点升高而降低。在石油中已分离出脂肪族硫醇和环烷族硫醇，单体有在石油中已分离出脂肪族硫醇和环烷族硫醇，单体有47种。种。据据Smith报报道道，发发现现过过正正构构和和异异构构硫硫醇醇，环环戊戊烷烷硫硫醇醇和和环环己己烷烷硫醇。芳香族硫醇未见报道。硫醇。芳香族硫醇未见报道。2.2.2 含硫化合物含硫化合物 1）硫醇类）硫醇类第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 分分子子中中含含有有硫硫醚醚键键（-S-）的的硫硫化

38、化物物，是是硫硫化化物物中中两两个个氢氢原原子子被被烷基、环烷基或芳香基取代而形成的。烷基、环烷基或芳香基取代而形成的。脂脂肪肪族族硫硫化化物物（烷烷基基硫硫醚醚）、单单环环和和二二环环硫硫化化物物（环环烷烷族族硫硫醚醚）以以及及单单芳芳香香和和多多芳芳香香硫硫化化物物（芳芳香香族族硫硫醚醚）。二二硫硫化化物物有有类类似似结构，称二硫醚。结构，称二硫醚。硫硫醚醚在在石石油油中中含含量量相相对对较较多多，一一般般集集中中在在中中间间馏馏分分内内。它它们们的的热热稳稳定定性性和和化化学学稳稳定定性性较较好好，其其含含量量随随馏馏分分沸沸点点的的升升高高而而增增加加，在高沸点馏分中有时可达总硫量的在

39、高沸点馏分中有时可达总硫量的70%左右。左右。二二硫硫醚醚在在石石油油中中含含量量很很少少，多多集集中中于于高高沸沸点点馏馏分分中中，对对热热不不稳稳定，受热可分解为元素硫、硫醚、硫醇和噻吩等硫化物。定，受热可分解为元素硫、硫醚、硫醇和噻吩等硫化物。2.2.2 含硫化合物含硫化合物 2）硫醚类）硫醚类第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 噻噻吩吩类类化化合合物物是是石石油油中中十十分分重重要要的的含含硫硫化化物物，其其性性质质接接近于芳香

40、烃，热稳定性较好。近于芳香烃，热稳定性较好。噻噻吩吩本本身身极极少少，但但是是苯苯并并噻噻吩吩（硫硫茚茚）、二二苯苯并并噻噻吩吩（硫芴）以及苯并萘基噻吩是所有高硫石油的主要组成。（硫芴）以及苯并萘基噻吩是所有高硫石油的主要组成。此此外外，烷烷基基噻噻吩吩类类比比其其母母体体化化合合物物含含量量更更高高。该该类类化化合合物主要存在于中等馏分物主要存在于中等馏分重馏分中。重馏分中。在高含胶质、沥青质的石油中，噻吩衍生物尤为丰富。在高含胶质、沥青质的石油中，噻吩衍生物尤为丰富。2.2.2 含硫化合物含硫化合物 3）噻吩类）噻吩类第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组

41、成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 大大 多多 数数 石石 油油 中中 氮氮 的的 含含 量量 小小 于于 0.2%0.2%，均均 值值 仅仅 为为0.094%(Tissot0.094%(Tissot和和WelteWelte，1984)1984)，主要以芳香杂环的形式存在主要以芳香杂环的形式存在石油中含氮化合物可分为碱性和中性两大类石油中含氮化合物可分为碱性和中性两大类碱碱性性含含氮氮化化合合物物研研究究较较多多，已已鉴鉴定定出出大大约约8080多多种种单单体体化化合合物物，主要是吡啶、喹啉、异喹啉及吖啶的

42、同系物主要是吡啶、喹啉、异喹啉及吖啶的同系物中性含氮化合物有吡咯、吲哚、咔唑的同系物及酰胺等中性含氮化合物有吡咯、吲哚、咔唑的同系物及酰胺等含含氮氮化化合合物物绝绝大大多多数数存存在在于于高高沸沸点点的的馏馏分分中中，从从高高沸沸点到低沸点，氮的含量急剧下降。点到低沸点，氮的含量急剧下降。2.2.2 含氮化合物含氮化合物第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 第三节第三节 石油的分类石油的分类石石油油的的化化学学组组成成保保存存了了它它生生

43、成成演演化化过过程程中中各各种种地地球球化学作用的信息化学作用的信息石石油油类类型型的的差差异异及及近近似似，不不是是杂杂乱乱无无章章的的，而而是是有有规律的。规律的。选选择择有有关关参参数数建建立立石石油油的的分分类类体体系系，可可以以更更深深入入地研究石油生成、演化。地研究石油生成、演化。由由于于研研究究目目的的和和采采用用的的参参数数不不同同，存存在在着着不不同同的的石石油油分分类类方方法法。着着重重介介绍绍TissotTissot&WelteWelte提提出出的的石石油油分类方法。分类方法。第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的

44、组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 根根据据烃烃类类、胶胶质质及及沥沥青青质质的的相相对对含含量量，并并考考虑虑了了石油中含硫量。石油中含硫量。它仅适用于沸点大于它仅适用于沸点大于210210的石油馏分。的石油馏分。烷烷烃烃(石石蜡蜡烃烃)包包括括正正构构和和异异构构烷烷烃烃，不不包包括括取取代代环上烷基链；环上烷基链；环环烷烷烃烃是是指指含含有有个个或或更更多多个个饱饱和和环环，而而无无芳芳香香环的全部分子环的全部分子芳香烃包括至少有一个芳香环的所有分子。芳香烃包括至少有一个芳香环的所有分子。3.1 Tissot&Welte石油

45、分类法石油分类法第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 Tissot&Welte Tissot&Welte石油分类法石油分类法第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 Tissot&Tissot&WelteWelte石油分石油分类图解类图解 第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成

46、、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 3.2 3.2 石油地球化学类型及其主要特征石油地球化学类型及其主要特征 3.2.1 3.2.1 石蜡型石油石蜡型石油包包括括一一些些轻轻质质石石油油和和一一些些高高蜡蜡、高高沸沸点点石石油油。后后一一类类石石油油由由于于含含较多的蜡，室温下粘度很高。较多的蜡，室温下粘度很高。比比重重通通常常低低于于0.850.85，胶胶质质和和沥沥青青质质含含量量低低于于1010，除除高高分分子子量量正正构烷烃含量丰富的以外，粘度一般都低。构烷烃含量丰富的以外，

47、粘度一般都低。芳芳香香烃烃含含量量是是次次要要的的，主主要要由由单单、双双环环芳芳烃烃构构成成，常常含含有有单单芳芳甾甾族化合物。含硫量很低。族化合物。含硫量很低。北北非非、美美国国和和南南美美古古生生代代，南南大大西西洋洋盆盆地地边边缘缘下下白白至至统统，西西非非、印印尼尼和和潘潘农农盆盆地地的的一一些些第第三三系系原原油油都都属属此此类类原原油油。马马格格兰兰盆盆地地非非海海相相下下白白垩垩统统，西西非非盆盆地地白白垩垩系系、第第三三系系，印印度度尼尼西西亚亚和和我我国国第第三三系系，以以及及美美国国绿绿河河页页岩岩和和犹犹英英他他盆盆地地弗弗莱莱格格斯斯塔塔夫夫层层伴伴生生的的大大部分石

48、油，都属于此类高蜡部分石油，都属于此类高蜡石油。石油。第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 3.2.2 3.2.2 石蜡石蜡-环烷型石油环烷型石油胶质、沥青质含量一般为胶质、沥青质含量一般为5-15%5-15%，芳香烃占，芳香烃占25-40%25-40%，含硫量低，一般为，含硫量低，一般为0-1%0-1%，硫茚和硫芴含量中等。，硫茚和硫芴含量中等。密度和粘度常高于石蜡型石油，为中等值。密度和粘度常高于石蜡型石油，为中等值。包括加拿大阿尔伯

49、达盆地泥盆系和白垩系、北非和包括加拿大阿尔伯达盆地泥盆系和白垩系、北非和美国古生代、巴黎盆地、北海侏罗系和白垩系、西美国古生代、巴黎盆地、北海侏罗系和白垩系、西非的白垩系和第三系、北非白垩系和下第三系等处非的白垩系和第三系、北非白垩系和下第三系等处的石油。的石油。第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 仅有少数原油属于此类，其链烷烃含量低于仅有少数原油属于此类，其链烷烃含量低于20%20%。是是富富含含萜萜类类的的未未（低低）成成熟熟原原油

50、油或或石石蜡蜡型型、石石蜡蜡-环环烷型石油的生物降解作用产物，含硫量低。烷型石油的生物降解作用产物，含硫量低。在墨西哥湾、北海地区以及前苏联等油田均有发现。在墨西哥湾、北海地区以及前苏联等油田均有发现。3.2.3 环烷型石油环烷型石油第九章第九章第九章第九章第九章第九章 原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素原油的组成、分类及影响因素 一一般般由由重重质质油油组组成成，胶胶质质、沥沥青青质质占占10-30%10-30%，芳芳香香族族占占烃烃含含量量的的40-70%40-70%，单单环环芳芳烃烃尤尤其其是