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什麼是石油系

發布時間: 2023-09-05 00:11:21

① 石油專業大學排名

石油工程學的基礎是十九世紀九十年代在加利福尼亞建立的。石油工程專業培養具備工程基礎理論和石油工程專業知識,能在石油工程領域從事油氣鑽井工程、採油工程、油藏工程、儲層評價等方面的工程設計、工程施工與管理、應用研究與科技開發等方面工作,獲得石油工程師基本訓練的高級專門技術人才。

全國共有10所開設石油工程專業的大學參與了2016石油工程專業大學排名,其中排名第一的是西南石油大學,排名第二的是東北石油大學,排名第三的是中國石油大學(北京),以下是石油工程專業大學排名2016具體榜單,供大家參考:

石油院校指行業管理時期隸屬於石油系統的專業性中高等院校的統稱。包括直接隸屬於石油部的院校如中國石油大學、東北石油大學(原大慶石油學院)、西南石油大學(原西南石油學院)、長江大學(前身之一:江漢石油學院)、西安石油大學(原西安石油學院)、常州大學、遼寧石油化工大學(原撫順石油學院)、重慶科技學院(前身之一:重慶石油高等專科學校)、廣東石油化工學院、承德石油高等專科學校等,也包括隸屬於各油田的院校如渤海石油職業學院、克拉瑪依石油職業學院、天津石油職業技術學院等。目前原部委屬學校已按照國務院令劃歸教育部或有關省份管轄,與三大石油公司共建。

② 石油是干什麼的

石油可以提煉成汽油、煤油、柴油、瀝青、潤滑油、石蠟等用於國家的經濟生產中和居民的日常生活中。

石油又稱原油,是從地下深處開採的棕黑色可燃粘稠液體。主要是各種烷烴、環烷烴、芳香烴的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成的混合物,與煤一樣屬於化石燃料。

石油的起源
最早提出「石油」一詞的是公元977年中國北宋編著的《太平廣記》。正式命名為「石油」是根據中國北宋傑出的科學家沈括(1031一1095)在所著《夢溪筆談》中根據這種油「生於水際砂石,與泉水相雜,惘惘而出」而命名的。在「石油」一詞出現之前,國外稱石油為「魔鬼的汗珠」、「發光的水」等,中國稱「石脂水」、「猛火油」、「石漆」等。

我們平時的日常生活中到處都可以見到石油或其附屬品的身影,不知你注意了嗎?比如汽油、柴油、煤油、潤滑油、瀝青、塑料、纖維等還有很多!這些都是從石油中提煉出來的;而我們日常所用的天然氣(液化氣)是從專門的氣田中產出的!通過輸氣管道和氣站再到各家各戶。

目前就石油的成因有兩種說法:①無機論 即石油是在基性岩漿中形成的;②有機論 既各種有機物如動物、植物、特別是低等的動植物像藻類、細菌、蚌殼、魚類等死後埋藏在不斷下沉缺氧的海灣、潟湖、三角洲、湖泊等地經過許多物理化學作用,最後逐漸形成為石油。

形貌與成分
原油的顏色非常豐富紅、金黃、墨綠、黑、褐紅、甚至透明;原油的顏色是它本身所含膠質、瀝青質的含量,含的越高顏色越深。原油的顏色越淺其油質越好!透明的原油可直接加在汽車油箱中代替汽油!原油的成分主要有:油質(這是其主要成分)、膠質(一種粘性的半固體物質)、瀝青質(暗褐色或黑色脆性固體物質)、碳質(一種非碳氫化合物)。

石油由碳氫化合物為主混合而成的,具有特殊氣味的、有色的可燃性油質液體!天然氣是以氣態的碳氫化合物為主的各種氣體組成的,具有特殊氣味的、無色的易燃性混合氣體。

在整個的石油系統中分工也是比較細的:
物探: 專門負責利用各種物探設備並結合地質資料在可能含油氣的區域內確定油氣層的位置;
鑽井: 利用鑽井的機械設備在含油氣的區域鑽探出一口石油井並錄取該地區的地質資料;
井下作業: 利用井下作業設備在地面向井內下入各種井下工具或生產管柱以錄取該井的各項生產資料,或使該井正常產出原油或天然氣並負責日後石油井的維護作業;
採油: 在石油井的正常生產過程中錄取石油井的各項生產資料並對石油井的生產設備進行日常維護;
集輸: 負責原油的對外輸送工作;煉油 將輸送到煉油廠的原油按要求煉制出不同的石油產品如汽油、柴油、煤油等!

石油的性質因產地而異,密度為0.8 ~ 1.0 克/厘米3,粘度范圍很寬,凝固點差別很大(30 ~ -60°C),沸點范圍為常溫到500°C以上,可容於多種有機溶劑,不溶於水,但可與水形成乳狀液。 組成石油的化學元素主要是碳 (83% ~ 87%)、氫(11% ~ 14%),其餘為硫(0.06% ~ 0.8%)、氮(0.02% ~ 1.7%)、氧(0.08% ~ 1.82%)及微量金屬元素(鎳、釩、鐵等)。由碳和氫化合形成的烴類構成石油的主要組成部分,約佔95% ~ 99%,含硫、 氧、氮的化合物對石油產品有害, 在石油加工中應盡量除去。不同產地的石油中,各種烴類的結構和所佔比例相差很大, 但主要屬於烷烴、環烷烴、芳香烴三類。 通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油;以環烷烴、芳香烴為主的稱環烴基石油;介於二者之間的稱中間基石油。我國主要原油的特點是含蠟較多,凝固點高,硫含量低, 鎳、氮含量中等,釩含量極少。除個別油田外,原油中汽油餾分較少,渣油佔1/3。組成不同類的石油,加工方法有差別,產品的性能也不同,應當物盡其用。大慶原油的主要特點是含蠟量高,凝點高,硫含量低,屬低硫石蠟基原油。

從尋找石油到利用石油,大致要經過四個主要環節,即尋找、開采、輸送和加工,這四個環節一般又分別稱為「石油勘探」、「油田開發」、「油氣集輸」和「石油煉制」。下面就這四個環節來追溯一下石油工業的發展歷史。

「石油勘探」有許多方法,但地下是否有油,最終要靠鑽井來證實。一個國家在鑽井技術上的進步程度,往往反映了這個國家石油工業的發展狀況,因此,有的國家競相宣布本國鑽了世界上第一口油井,以表示他們在石油工業發展上邁出了最早的一步。

「油田開發」指的是用鑽井的辦法證實了油氣的分布范圍,並且有井可以投入生產而形成一定生產規模。從這個意義上說,1821年四川富順縣自流井氣田的開發是世界上最早的天然氣田。

「油氣集輸」技術也隨著油氣的開發應運而生,公元1875年左右,自流井氣田採用當地盛產的竹子為原料,去節打通,外用麻布纏繞塗以桐油,連接成我們現在稱呼的「輸氣管道」,總長二、三百里,在當時的自流井地區,綿延交織的管線翻越丘陵,穿過溝澗,形成輸氣網路,使天然氣的應用從井的附近延伸到遠距離的鹽灶,推動了氣田的開發,使當時的天然氣達到年產7000多萬立方米。

至於「石油煉制」,起始的年代還要更早一些,北魏時所著的《水經注》,成書年代大約是公元512~518年,書中介紹了從石油中提煉潤滑油的情況。英國科學家約瑟在有關論文中指出:「在公元十世紀,中國就已經有石油而且大量使用。由此可見,在這以前中國人就對石油進行蒸餾加工了」。說明早在公元六世紀我國就萌發了石油煉制工藝。

石油是一種液態的,以碳氫化合物為主要成分的礦產品。原油是從地下采出的石油,或稱天然石油。人造石油是從煤或油頁岩中提煉出的液態碳氫化合物。組成原油的主要元素是碳、氫、硫、氮、氧。

具有不同結構的碳氫化合物的混和物為主要成份的一種褐色、暗綠色或黑色液體。

③ 石油系統中分工主要由那些部分組成

物探、鑽井、井下作業、採油、集輸、煉油

石油系統中分工主要由那些部分組成 : 物探、鑽井、井下作業、採油、集輸、煉油 在中國石油又被稱為 : 石脂水、猛火油、石漆 原油的主要組成成分有那些 : 油質、膠質、瀝青質、碳質...

④ 光大證券系,中石油系,之類的」系」是什麼意思

簡單的說就是指本行業。凡是證券行業的都可以說是光大證券系,凡是石油行業的都可以說是中石油系。

⑤ 什麼是石油系表面活性劑在護膚品裡面添加表面活性劑是什麼原因

應避免的礦物油成份
□ 礦脂(凡士林)petrolatum □ 液體石蠟paraffinum-liquim
□ 亞液態石蠟paraffinum-subliquim □ 微晶蠟cera microcristallina
□ 微晶蠟microcrystalline wax □ 礦物油mineral oil
□ 天然地蠟ozokerit □純地蠟ceresin
□ C11-12 或C13-14 類石蠟C11-12 or C13-14 isoparaffin.

礦物油是石油的副產品,上面這些石油副產品的成份是廉價的化妝品添加劑,質量好的化妝品不應含有這些成份;這些成份具有封閉皮膚的作用,長期使用,會使皮膚變干;因為這些成份會在皮膚表面上形成一層塑料似很薄的膜,使皮膚無法吸收化妝品中的營養成份

⑥ 石油的組成和性質

1.1.1 可燃性礦物

石油及其衍生產品含可燃氣體,都屬於可燃性礦物。最早引入「可燃性礦物」這個概念的是德國古植物學家波托涅(Г.Потонье)。這個詞的詞素包含「可燃的」「石頭」「生命」等意義,即有機來源的能夠燃燒的石頭。可燃性礦物是一種有機生物岩石,在岩石中佔有一定的位置(圖1.1)。有機岩石中也有不能夠燃燒的叫做非可燃性礦物,例如石灰岩。

圖1.1 可燃性礦物在岩石中所處的地位

可燃性礦物的分類介紹如下。

波托涅及古布金將可燃性礦物分為以下幾類:

1)瀝青質和石油系列的可燃性礦物——石油瀝青;

2)煤炭和腐殖質類可燃性礦物;

3)殘留有機岩。

屬於石油系列可燃性礦物的有各種性質的石油、可燃性碳氫化合物氣體、重質原油、瀝青、瀝青質、石蠟,以及分布於岩石中、溶化於中性有機液體中的物質(瀝青)。

可燃性煤炭系列是各種泥炭、褐色煤和石煤、硬煤等可燃性礦物。在其形成過程中,各種植物來源的物質起到了主要作用。

殘留有機質是植物來源的有機化合物——樹脂、固醇類、孢質、石蠟等。琥珀、磷瀝青屬於這一類礦物。

至今沒有形成適用於可燃性礦物的分類標准,多數是根據原始產品的成因、形成途徑、彼此間的相互轉化等制定的分類方法。

古布金把可燃性礦物分為兩個基本大類:瀝青和煤炭。其中瀝青這個類別沿用格菲爾(Г.Гефер)的觀點,包括了天然氣、石油以及硬瀝青。如地瀝青、地蠟等從成因上與石油有關的物質。

由於有古布金的研究成果,格菲爾的瀝青分類方法在俄羅斯得到了廣泛的應用。該方法以物質的物理特性為基礎。

(1)氣體

1)自然形成的,天然的;

2)石油的,伴生石油的。

(2)液態瀝青

1)石油;

2)煤焦油,樹脂,樹脂焦油等。

(3)硬瀝青

1)石蠟;

2)地瀝青;

3)瀝青。

(4)瀝青與其他物質的混合物

烏斯賓斯基(Успеинский)和拉德琴柯(Радченко)根據可燃性礦物形成條件編制的圖表是成因分類的實例(圖1.2)。

該圖由兩個分支構成:左側是煤炭類可燃性礦物(腐殖質),右側是石油類可燃性礦物(瀝青質)。每一個單類以板塊的形式表示,板塊端面是其形成期間的地球化學環境特徵。

該圖左側分支展示了形成煤炭類可燃性礦物原始物質的主要范疇,這些物質是高等植物和低等的動物有機體。

圖表的右側分支指的是石油類(瀝青類)可燃性礦物。煤炭板塊右側的箭頭指向的是海相和淡水相腐泥岩成因,展示的是石油類可燃性礦物和海水沉積物質的關系。該分支的右側板塊是石蠟類物質,是由含蠟石油風化形成的。

與這個分支相對的一側揭示的是石油芳香烴類重樹脂分支向瀝青類,繼而向瀝青、煤瀝青、碳瀝青等相應變質程度的轉變。

從圖中可以看出,可燃性礦物,不管是煤炭類還是石油類,其變質的終端產物相互靠近,這兩大類物質變質的最終產品是石墨,也就是物質總的炭化過程。

瓦索葉維奇(Вассоевич)和穆拉托夫(Муратов)根據碳在可燃性礦物組成中的作用,把兩個特徵作為把天然化合物合並為一組的分類基礎:① 化學組成中總的特性,必須含有碳,而且碳起主要作用;② 特殊的物質特性(有機化學研究的結果)。這些天然的物質見圖1.3。

圖1.2 可燃性礦物成因分類圖

對於天然的礦物煤和石油有相應的概念「天然焦」和「石油焦」。化石燃料由3大類礦物組成:煤、石油、可燃氣體。在這種圖表上把天然焦分為殼質煤、腐殖煤、腐泥岩。

卡林克(Калинко)把所有的可燃性燃料和天然有機物質(包括礦物煤)都稱作Naphtides,包括烴類氣體、凝析氣、石油、天然瀝青、天然氣水合物。萘基的概念是當代最通用的。

圖1.3 碳分類圖

1.1.2 石油化學組成特徵

石油是黏性油質液體,無色或者黑褐色,有時是黑色,是各種碳氫化合物的復合混合物。石油在黏稠度上有很大差異,有稀薄的,有黏稠的,也有樹脂狀的。

研究石油的化學成分與同位素組成對於研究石油的成因以及地殼中各種石油的轉化過程具有重要意義。石油是非常復雜的有機化合物,按化學成分來說,目前可以確定的有800種碳氫化合物。

對石油組成成分的研究最充分。石油主要是由碳(83%~87%)和氫(12%~14%)組成,比例關系是1.85個氫原子對1個碳原子。這個組分在碳氫化合物中是彼此相關的,化學成分和性質而各不相同。此外,氮和硫也是石油的組成成分,見表1.1。石油被相應地分為氧化原油、含氮原油和含硫原油。

表1.1 燃氣與石油的化學成分

1.1.2.1 石油中各元素的性質

(1)碳

碳是門捷列夫化學元素周期表中的第四類,原子序數是6,原子量是12.01。碳元素四價原子表示為:

俄羅斯東部地區及中國的油氣田

原子外層的4個空位決定了它以不同方式與其他不同原子結合形成復合分子的能力。碳原子這種形成復合分子的特性取決於它可以形成無數有機物的性質。

(2)氫

氫原子在碳氫化合物中的含量占第二位。氫元素是門捷列夫元素周期表中的第四類,原子序數是1。由於氫具有極強的還原性,除了稀有氣體元素和稀有金屬元素以外,它可以和幾乎所有的元素生成化合物。氫是宇宙中分布最廣的元素,它以等離子的形式構成太陽和星球質量的70%。

碳元素和氫元素在石油和天然氣中彼此相關構成碳氫化合物,因此經常利用碳、氫兩種元素的比值來確定它們的成分(表1.2)。

(3)氧

氧元素在石油中的含量很少能達到1%~2%,在可燃氣體中它基本是以CО2的形式存在,含量從幾乎為零到近乎純碳酸。

(4)硫

硫元素在石油中以自由狀態和化合狀態存在。化合狀態的硫或者以H2S的形式存在,或者進入高分子的有機化合物。硫元素在石油中的總含量有時可以達到7%~8%。硫元素在天然氣中通常是呈H2S的形式,其數量有時可達20%,甚至45%(據科茲洛夫對首爾-蘇氣田可燃氣的測定)。

(5)氮

氮在石油中的含量不超過1%,以自由狀態存在,含量波動很大:從濃度接近於零到幾乎是純凈的氮氣。在比較石油與其他可燃性礦物時通常利用的關系是C/(O+N+S)(表1.2)。

表1.2 可燃性礦物的元素組成

此外,還有維爾納茨基(В.И.Вернадский)確定了磷元素在石油中的存在。在天然氣中存在有很少量的氦元素(He含量為1%~2%,有時可達10%)、氬元素(Ar含量不超過1%,很少達到2%)、氖元素以及其他惰性氣體元素。

在石油中還可以發現很多濃度不高的元素(通常是沉積岩中的元素),例如Si,Al,Fe,Ca,Mg,往往還有 V,Ni,Cu,Sr,Ba,Mn,Cr,Co,B及一些其他元素。

1.1.2.2 同位素

除了研究各種元素在碳氫化合物中的分布以外,為了弄清石油的地球化學史,也非常重視對同位素成分的研究。

(1)碳元素同位素

碳元素有3個同位素12C,13C,14C。在天然化合物中,12C的克拉克值是98.89%,13C的克拉克值是1.108%。這兩個同位素非常穩定,在石油中12C與13C的數量比是91%~94%。同位素14C放射性很強,半衰期是5568±30 a,可以用來確定3萬年以下的各種木質出土文物的年齡。

不同種類的石油中,碳的同位素組成是不同的。低沸點餾分的特點是「輕型碳同位素組成」,沸騰溫度有時超過100 ℃,重度穩定碳同位素的含量隨著餾分干點的進一步升高而降低,但是高於450 ℃時13C/14C的值重新升高。

石油中碳元素總量的同位素組成決定著其他各組分碳同位素的組成以及相互之間的數量關系。對於確定石油的相關性來說,碳同位素組成比其他參數更加可靠。

穩定的重同位素13C的最高濃度出現在含碳的碳酸鹽和二氧化物中,最低濃度則出現在石油中。與碳酸鹽和內生岩中的碳相比,有機物及其衍生品(煤、石油、天然氣)實際上都富含輕同位素12C。

(2)氫元素同位素

氫元素有4個同位素:1H——氕(P),2H——氘(D)和人工合成的3H——氚(T),還有非常不穩定的4H。氚具有放射性,半衰期是12年。氫元素穩定同位素的分布是氕為99.9844,氘為0.0156。P/D的值在3895到4436間波動。

格林貝爾克(И.В.Гринберг)指出,伴生在石油和天然氣中的水含有很高的氘,是由於石油和水中的氫原子發生了同位素置換。

(3)硫元素同位素

硫元素有4個穩定的同位素:32S,33S,34S和36S,同位素豐度(%)(據 Ранкам的資料整理)32S為95.1,33S為0.74,34S為4.2,36S為0.016。32S/34S的值通常在22~22.5之間波動。只是可以根據年齡相同的沉積物質中硫的同位素組成大概地判斷石油品種的相近度及其不同年齡沉積物質的石油的差異性。此外,一些學者指出,相同層位的石油和瀝青通常有著相似的32S/34S值。

(4)氧元素同位素

氧元素有3個穩定同位素。在水中和空氣中的平均豐度(據 Ранкам資料整理)分別是(%)16О為99.760~99.759,17О為0.042~0.0374,18О為0.198~0.2039。通常研究 16О/18О的值用來確定古盆地的水溫。

氮元素有兩個穩定的同位素,平均豐度(據霍葉林克(Хоеринг)資料整理)是(%)14N為99.635,15N為0.365,14N/15N的值為273~277。霍葉林克和穆爾(Г.Мур)確定了含氮天然氣在經過砂岩富集的過程中氮同位素的分餾級別。

上述方法被廣泛地用於可燃性礦物的比較特性、對比與揭示其成因特徵方面。

1.1.2.3 石油及其衍生物中的碳氫化合物

碳元素和氫元素是碳氫化合物的基礎,碳氫化合物的分子結構和大小各異,因此其化學性質和物理性質也各不相同。在石油及其衍生物中有3個碳氫化合物的基本族類。

(1)鏈烷烴

鏈烷烴或者石蠟(甲烷烴)有著通用的分子式CnH2n+2,式中的n可以是從1到60的任意數,隨烴族分子量的增加而增加。這是完全飽和化合物。由戊烷C5H12、己烷 C6H14、庚烷C7H16、辛烷C8H18等組成,分為正辛烷(無支鏈)和異烷烴(有支鏈)。結構中無支鏈的鏈烷烴當n=1~4時呈現為氣體,化合物中n=5~16時是液體,當n>16時是固體。無支鏈的鏈烷烴被稱作正鏈烷烴或者n鏈烷烴(例如CH3—CH2—CH2—CH3)。它們構成同類系列,在分子鏈上每一項都比前一項相差一個碳原子和兩個氫原子。在石油中n鏈烷烴數量被限制,通常低於60,多數情況是從C1到C40,構成石油的 15%~20%。

除了無支鏈的鏈烷烴還有有支鏈的鏈烷烴。例如,有兩個碳原子時(異構烷烴、異鏈烷烴),

俄羅斯東部地區及中國的油氣田

這些同分異構體的組合數量實際上是可以超過百萬的。

上述石油甲烷烴基本是標准形式,比異構化合物相對穩定,因此可以在石油中呈現。

每一種同分異構體都有自己的物理性質和化學性質。因為石油中鏈烷烴和其他種類碳氫化合物的同分異構體呈現出不同的比例關系,所以不同礦床的石油都有自己特有的性質和組成。

一般情況下,石油由二三十種標準的和同分異構體的碳氫化合物組成,其他的則是以微量的形式存在。

(2)環烷烴

環烷CnH2n是含有封閉環狀結構碳原子的碳氫化合物。環烷的環狀結構含有5個或6個碳原子,即環戊烷和環己烷。

俄羅斯東部地區及中國的油氣田

幾乎50%的石油是由環烷碳氫化合物構成的。環戊烷和環己烷結構中的氫原子可能被烴基甲基(CH3)、乙基(C2H5)等取代。這種情況下就得到衍生物(甲基環戊烷、甲基環己烷等),它們構成近2%的石油。

環烷和鏈烷烴一樣被稱作飽和碳氫化合物,因為它們烴鏈中的碳原子是飽和的。

(3)芳烴

芳烴(芳香烴)Cn H2n-6——環狀烴,有1個到4個或者5個芳香環,每個芳香環由6個碳原子和少量的短鏈組成。最普通的代表是苯C6H6,由6組CH組成:

俄羅斯東部地區及中國的油氣田

分離出單周期的芳香烴———本系列裡的單芳烴,二環的 Cn H2n-12 (兩個環),萘系列,以及烴系列,在分子Cn H2n-p中含有3個、4 個或更多的環,其中p隨著環的數量變化而改變。

每一組CH中的氧原子都可以由甲基和其他自由基代替。這樣就構成一系列的碳氫化合物,其中苯環與一個或者幾個直鏈或者支鏈的烴基結合。

石油中芳烴的含量很少超過15%,而且集中在石油的重餾分中。與易溶的烷烴和環烴相比,芳烴非常穩定,具有飽和的特點,主要特徵是置換反應,而不是化合反應。

石油中含有混合的環烴-芳香烴化合物,在石油組分的顯著性上與芳烴一起位居第二。含量占餾分物質(沸點高於210 ℃)的比重在20%~45%之間波動。

此外,在石油中還可以發現開鏈烯烴,通式為CnH2n-2。由於它們具有一個雙鍵,因此可以進行化合反應和聚合反應。屬於這一類型的有乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)等。與幾個雙鍵化合物化合叫做聚烯烴。

石油中不存在烯烴,它們存在於石油化工產品中。

1.1.2.4 石油中非碳組分

硫氧氮化合物是石油中的非碳組分,分子式含有氮、硫、氧。在石油中的含量差異巨大:硫佔0.01%~1%(在含硫石油和高含硫石油中達8%),氮佔0.04%~0.6%(在純石油中達1.7%),氧佔0.2%~7%。隨著烴類分子質量的增長,異質原子化合物的含量也在增長,因此異質化合物在輕質原油中很少,而在重質原油中則很多。

1.1.2.5 石油的相似組分

樹脂物質、瀝青烯是石油中一組異質有機高分子化合物,即樹脂-瀝青物質。它們由碳、氫、氧及幾乎一貫存在的硫、氮和金屬組成。樹脂中包括少量的自由酸和樹脂醚,而瀝青烯中含有大量的芳香化合物。含油岩石瀝青中的樹脂和瀝青烯接近石油的相應組分,但不相同。樹脂和瀝青烯在石油中的含量在0到40%之間擺動,取決於石油的成因類型和熱成熟度。

這樣,石油的組分是烷烴和環烴——飽和烴,而芳烴、樹脂和瀝青是不飽和烴。

1.1.2.6 石油分類

石油分為以下幾種類型:石蠟(烷烴)和環烴,如果飽和烴的總含量超過50%。石油含有超過40%的烷烴和環烷烴,這些界限就區分出石蠟石油和混合石蠟-環烴和環烴石油。如果飽和烴的總含量低於50%,而芳香化合物、樹脂和瀝青的總量高於50%,這一類石油就屬於芳香類。在實踐中這一級別分為兩個小類:環烴含量低於25%的芳香-瀝青石油和環烴含量高於25%的芳香-環烴石油。

彼得羅夫以重要殘留烴——標准類異戊二烯結構的烷烴分配時氣液相色譜數據的排列為基礎,制定石油化學標准將石油分為4種基本類型:А1,А2和Б1,Б2

А1型石油屬於甲烷類石油,在自然界中分布最廣,俄羅斯各大油氣田都有。屬於高產工業石油,主要礦床有羅曼什金諾、薩摩特洛爾。

А2型石油按組分是環烴-石蠟型和石蠟-環烴類。烷烴含量在25%~40%之間。特點是含有1%~6%的異戊二烯型烷烴,而正常的異戊二烯型烷烴含量是0.5%~5%。這種類型石油產於裏海南部(蘇拉汗)、西西伯利亞(薩莫特洛爾、索列寧斯克)、近裏海(卡拉-丘貝)等地。含有這類石油的底部地層很少,基本是在新生代沉積層中;中生代1500~2000 m深處的沉積層中也有少量存在。

Б1型石油按照族的組成屬於環烴型或者環烴-芳香烴基類。特點是不含標准型烷烴和異戊二烯烷烴,含有少量的支鏈型烷烴(4%~10%)。這一類型的石油往往賦存在新生代沉積層500~1000 m的深處。裏海南部和西伯利亞的北部、南部蘊藏的石油屬於這一類型。

Б2型石油的成分是石蠟環烴和環烴,特點是環烷烴含量高,可達60%~75%。藏量比А2型的石油豐富,主要產在新生代1000~1500 m深處的沉積層中。產地主要在喬治亞、北高加索(斯塔羅格羅茲涅斯克、阿納斯塔西葉夫斯克-特羅伊茨克)。

表1.3 天然瀝青分類

卡靈科認為,屬於環烴的還有天然瀝青——天然有機化合物的一個大類,和石油構成一個連續系列,從中可以看出物質從稀薄、黏稠到固態的過渡。根據天然瀝青的油質含量及某些物理性質,將其進行分類(表1.3)。

烏斯賓斯基(Успенский)和穆拉托夫(Муратов)給天然瀝青分類增加了酸瀝青、彈性瀝青和高氮瀝青。酸瀝青是地瀝青風化的產物,彈性瀝青是脂族烴類物質的一個特殊變種,高氮瀝青是利用現代細菌加工技術對石蠟烴進行加工得到的產物,詳見表1.4。

表1.4 天然瀝青的分類

天然瀝青分布廣泛。在每一個產油區都有埋藏瀝青的地層,主要存在於含油層之間,而且在每一個凝析氣層都有。巴基羅夫(Бакиров,1993)指出,從全球范圍來看,天然瀝青與普通石油的儲藏總量大致相同,天然瀝青儲量有可能會超過石油儲量。

1.1.3 石油的物理性質和物化性質

研究石油的性質和組成可以運用各種物理方法、化學方法和物化方法。物理方法用來確定密度、黏稠度、凝固點及石油的含水量。化學方法用來研究催化過程、異構過程等。物化方法採用氣液色譜法、質譜分析法等。

1.1.3.1 密度

密度是描述石油和石油製品的一個重要性質。密度的絕對值取決於樹脂-瀝青組分的含量、石油的化學成分、溶解氣體的含量等。不同種類的石油密度不同,處於0.77~1 g/cm3之間。

1.1.3.2 黏度和流度

黏度和流度是液體受力影響彼此間的摩擦阻力。石油中芳烴和環烴含量越高,黏度就越高。石油的黏度隨著其中輕餾分和溶解氣體含量的增加而升高。在正常壓力下,溫度升高,石油的黏度會降低,而氣體的黏度會升高。

石油的絕對黏度單位是泊,泊值為

俄羅斯東部地區及中國的油氣田

在研究石油時,通常需要確定的不是其絕對值,而是運動黏度(ν),相當於石油的絕對黏度除以其密度(ρ),即ν=η/ρ。

流度是相對黏度的倒數。

1.1.3.3 張力面

張力面是液體對抗自身表面擴張的力。其單位是達因(dyn),引算的是表層密度單位、壓力表層單位。

因為壓力表層是在各種介質交界處測量所得出的數據,其大小與空氣和水有關。相對於空氣來說,各個礦床所產石油的數值也不盡相同,從25.8~31.0 dyn/cm2,相對於水來說,是17.3~27.8 dyn/cm2

1.1.3.4 沸點

沸點取決於烴的成分:烴類分子組成中碳原子的數量越多,烴的沸點就越高。烴的沸點見表1.5。

表1.5 烴類的沸點(℃)

從表1.6可以看出,前5個烴族在一般的大氣條件下處於氣態。研究沸點溫度用於分餾石油。根據沸點分離出下列餾分:

1)原油~60 ℃;

2)汽油~200 ℃;

3)煤油~300 ℃;

4)氣體~300-400 ℃;

5)潤滑油>400 ℃;

6)地瀝青>500 ℃。

1.1.3.5 燃燒值

燃燒值指1 kg石油完全燃燒時釋放出的卡路里數量。其中,完全燃燒是指產生出二氧化碳和水。表1.6列出了一些礦床的石油燃燒值。

表1.6 石油的密度及燃燒值

1.1.3.6 顏色

石油的顏色非常豐富:有無色(產自蘇拉哈內油田上新世中期上部地層)、淺黃色(產自馬爾科夫斯基油田的寒武紀地層)、黃色(艾木貝的侏羅紀沉積層)、黑褐色(羅麻什金斯克油田的泥盆紀沉積層)及接近黑色(古謝夫斯基油田的奧陶紀沉積層),還有的在日光下呈現淺綠色(格羅茲寧斯克),也有的呈現淺藍色(巴京斯克)。

1.1.3.7 光澤

各種因素導致的冷發光,分為熒光和磷光。熒光是物質在受激發停止不超過10-7秒的時間內直接發出的光。如果發光持續時間較長就是通常所說的磷光。在紫外光照射下輕質原油發出強烈的藍色光,重質原油發黃褐色和褐色光。為了比較不同種類石油發光的顏色和亮度,往往採用質量發光分析法。

1.1.3.8 旋光性

指當偏光通過石油時能使偏光面的位置產生小角度偏轉的特性。石油一般多為右旋,少數為左旋。旋轉的角度從幾度到零度不等。光旋轉的大小隨著石油年齡的減小而減小。

1.1.3.9 導電性

石油及石油製品是電介質,不能導電。

1.1.3.10 分子量

表1.7 石油餾分分子量

石油的分子量是它的餾分分子量的算術平均數,從240到290不等。最重的石油餾分是樹脂和瀝青,分子量是700~2000。表1.7列舉了各種石油餾分的分子量。

1.1.3.11 熱擴散系數

石油具有在加熱條件下膨脹的性質,與其組成成分有關。在自然條件下,石油並不總是完全被天然氣充填。石油分解出所含天然氣時受到的壓力(常溫條件下)叫做飽和壓力。

1.1.3.12 逆行溶解

指石油融化在天然氣中。液態的碳氫化合物在壓力增加的條件下能夠溶解在天然氣中,轉化為氣態,形成天然氣凝析混合氣(礦床)。極少情況下石油溶解在甲烷中。極限碳氫化合物充盈進甲烷時,其溶解能力增強。隨著碳氫化合物分子量的增大石油的溶解力下降。最不易溶解的是樹脂和瀝青。

1.1.3.13 石油的氣體飽和度

它決定著石油礦床中天然氣的含量,用m3表示。溶解在石油中的天然氣數量取決於石油和天然氣的成分以及溫度與壓力。根據薩維那婭(Cавиная)和維利霍夫斯基(Велиховский)的資料,在同樣條件下,液態碳氫化合物的分子中如果含有相同數量的碳原子,最易溶解烴氣的是烷烴,其次是環烷烴,最難溶解的是芳香烴。

1.1.3.14 石油的地球化學演變

地下石油的組成和性質具有強烈的多變性,這取決於一系列的因素:① 組成石油的有機物退化的成分和程度;② 聚集過程的特點;③ 地下石油的賦存條件(溫度和壓力),也就是地質因素(埋藏層深度、石油年齡、水文地質條件、圍岩沉積岩石學)。

眾所周知,石油的組成和性質與其年齡無關,而是取決於圍岩礦層的深度(Бакиров,1993)。早在1934年,美國科學家巴爾托(Бартон)就指出,很多油田的輕質烷烴石油埋藏於比較深的古老儲油層中。隨著深度的增加,石油的密度和黏稠度在減小,成分中碳氫化合物的濃度在升高,熱動力條件更加穩定,烷烴和環烷烴的含量升高,芳香烴的含量明顯降低。正如多林諾(Долинко,1990)所指出的:同一岩層的油層,如果埋藏深度不同,那麼環烷總量中環戊烷的數量隨著岩層溫度的升高而減少,同時環烷的總量也在減少。同樣隨埋藏深度發生變化的還有相同年齡中n-乙烷的含量(參見表1.8)。

表1.8 相同年齡的石油中n-乙烷含量與埋藏深度的關系

卡爾采夫(Карцев,1978)以大量礦床為例,指出剖面底部石油的密度在減小,輕質餾分的逃逸在增加,樹脂和硫的數量在減少。總的來說,石油年齡越古老,其中的輕質餾分就越多。的確應該考慮礦床的構造狀況:地台的古老沉積層的石油埋藏越淺,年輕的地向斜區域越廣,因為沒有經歷高溫高壓的作用。

石油的熱動力轉化是在高溫高壓下進行的。由於溫度和壓力的影響,石油的深度變質在地球內部的深處進行,輕餾分的穩定化合物不斷聚集和豐富。烷基碳氫化合物中最穩定的是甲烷;液態和固態的碳氫化合物中是芳香烴(苯、萘)和混合稠環烴。因此,在大約200 ℃的條件下,大多積聚的是甲烷和稠環烴。

最後,石油的熱動力轉化導致碳氫化合物的石蠟化以及環烷烴的被破壞,這個過程一直持續到石油消失,只殘留著甲烷和固態的碳氫化合物。自然界中的所有石油都經歷過這個過程。

石油的氧化有兩條途徑:① 自由氧條件下的多氧氧化;② 有氧化合物條件下的乏氧氧化(Бакиров,1993)。

多氧氧化發生在近地表的礦層,石油與各種富氧水的接觸帶,也就是表生作用帶。表生作用帶的厚度和表生變質的程度不固定,取決於礦層的深度和石油積聚的范圍、地質及水文地質特性,以及一系列其他因素。

乏氧氧化是在含有氧及細菌的化合物作用下發生的。含有細菌的化合物是使碳氫化合物組分氧化的石油。在這種情況下,石油的氧化只發生在局部,因為細菌只能在80 ℃~90 ℃的溫度條件下存在,出現在礦化度不超過200 g/L的層間水中。實際上,甲烷在乏氧條件下沒有經歷氧化。

石油的微生物轉化發生在有來自於表層的滲透水穿透的礦層,這些滲透水可以攜帶氧和微生物機體,它們利用氧以及在物質交換中吸收某種碳氫化合物。

在無氧條件下,某些細菌為了保證自己的需要恢復為硫酸物,往往生成單體硫。有時在鹽洞存在著單體硫,這種鹽洞是生物退化形成的原油。

礦層中石油成分形成的一個因素是其在聚集過程中的物理分餾作用(Бакиров,1993)。

在橫向運移的過程中,石油變得更加緻密黏稠,其中的環烷含量增高,而在汽油餾分中的石蠟烴含量減少。

在石油的垂直運移過程中,尤其是處於射流狀的情況下,在沿著通向地球表面的裂隙里密度也可能加大。如果從最底部的油層往上運移過程中發生局部溢流,石油的密度就會降低,同時在運移過程中石油不僅可能失去碳氫化合物餾分,而且非碳氫化合物的組分也會散失,這取決於岩石的吸附作用。石油的芳香烴可能會失去其原始質量的48%~53%,石蠟烴被岩石吸附的數量不超過20%~30%。

石油分異時在礦層內部密度往往隨著深度增加而加大。

可以證實的是,石油的組成、特性及其演化程度取決於下列因素:① 有機物質原始組成的特性;② 油田的地質構造特點;③ 熱動力及表生變化;④ 運移過程。