看地層水的密度設備

Ⅰ 地層中的流體是什麼

石油和天然氣都是儲藏在地下岩石孔隙中的可燃礦產，它們與地下岩石孔隙中的水共存在一起，但它們的化學組成及物性卻截然不同。

一、石油的化學組成及物性

石油是一種成分十分復雜的天然有機化合物的混合物，主要成分為液態烴，含有數量不等的非烴化合物及多種微量元素。地下的液態石油中常溶有大量的天然氣，並溶有固態烴及非烴。

（一）石油的元素組成

石油主要由C、H、O、S、N等元素組成，其中C含量為84%～87%，H含量為11%～14%，O、S、N及微量元素一般只佔1%～4%，個別情況下，S含量可高達7%。從石油成分中現已發現33種微量元素，如Fe、Ca、Mg、S、Al、V、Ni等。雖然它們的質量僅占石油質量的萬分之幾，但有些元素（如V、Ni）明顯來自於生物體，且在不同地區的石油中含量相差較大，被用來進行油源對比，並作為有機成因的證據。

（二）石油的化合物組成

石油的各種元素並不是呈游離狀態存在，而是相互化合形成不同的化合物，以烴類化合物為主，還含有非烴類化合物。

1．烴類化合物

烴類化合物由碳、氫元素組成，據結構可分為三類：

（1）烷烴，又稱脂肪烴，化學通式為CnH2n+2，屬飽和烴。在常溫常壓下C1～C4的烷烴是氣態；C5～C16是液態；C17+是固態。石油中正構烷烴和異構烷烴均存在。

（2）環烷烴，是碳和氫的環狀化合物，也屬於飽和烴，化學通式為CnH2n。根據環的數目，環烷烴分為單環、雙環、三環和多環烷烴，其中以五元環、六元環化合物為主。

（3）芳香烴，化學通式為CnH2n-6。單環化合物中以苯、甲苯、二甲苯為主，出現於原油的低沸點餾分中，稠環芳香烴存在於重質餾分中。

以上三種烴類化合物在不同地區的原油中含量不同，主要是生物的原始物質組成、演化程度及次生變化的差異造成的。

2．非烴化合物

非烴化合物是指含有雜原子O、S、N的有機化合物。這些雜原子在石油中通常含量不多，但有時也可達30%。原油中含硫化合物主要以H2S、硫醇（RSH）、硫醚（RSR′）、環硫醚等形式存在，含量從萬分之幾到百分之幾不等。硫是石油中的有害雜質，易生成硫化氫（H2S）、亞硫酸（H2SO3）或硫酸（H2SO4）等化合物，對金屬設備造成嚴重腐蝕，因此，含硫量是評價石油質量的一項重要指標。按含硫量將原油分為高硫原油（含硫量大於2%）、低硫原油（含硫量小於0.5%）、含硫原油（含硫量0.5%～2%）。我國多為低硫原油和含硫原油。

原油中含氮化合物含量為萬分之幾，主要為雜環化合物（如吡啶、吡咯、喹啉、吲哚等及同系物）。其中最有意義的是卟啉類化合物，它來自於動物的血紅素和植物的葉綠素，卟啉類化合物在180～200℃下分解，而原油中卻存在，這為石油的有機成因提供了重要證據。

原油中含氧量僅千分之幾，個別地方原油可達2%～3%，主要為環烷酸、脂肪酸及酚，統稱為「石油酸」，還有一些醛、酮化合物。環烷酸在含氧化合物中的含量最高，其鹼金屬鹽極易溶於水，在儲集油氣的地層水中常含有它，故環烷酸的存在作為找油的一種直接標志。

石油中，除上述各種烴類、非烴類化合物外，還含有一些高相對分子質量的非烴化合物，它們常構成原油的重質部分，結構十分復雜，目前尚不太清楚，統稱為膠質、瀝青質。

（三）石油的餾分和組分

1．石油的餾分

石油的餾分是利用組成石油的化合物具有不同沸點的特性，加熱蒸餾將其切割成不同沸點范圍的若幹部分，每一部分即為一個餾分。以各餾分的質量分數或體積分數表示石油的組成，稱為石油的餾分組成。石油中各餾分的名稱及溫度范圍見表2-3。

表2-3石油中各餾分名稱及溫度范圍2．石油的組分

石油的組分是利用石油中不同的化合物對有機溶劑和吸附劑（如硅膠）具有選擇性的溶解和吸附的特性而將其分成若幹部分，每一部分就是一個組分。石油的組分包括四個部分：

（1）油質——是石油中可溶解於石油醚而不被硅膠吸附的物質，主要是飽和烴和一部分低分子芳香烴，為色淺的黏性液體，是石油的主要組分。

（2）膠質——是石油中可溶解於石油醚（或苯、三氯甲烷、四氯化碳等有機溶劑）並可被硅膠吸附的物質，主要為芳香烴和非烴化合物，顏色較深（淺黃、紅褐到黑色），呈黏稠狀的液體或半固體狀態。

（3）瀝青質——是石油中不溶於石油醚，但溶於苯、三氯甲烷、二硫化碳等有機溶劑的物質，為黑色脆性的固體粉末，是稠環芳香烴和烷基側鏈組成的復合結構的化合物。

（4）炭質——不溶於任何有機溶劑的黑色固體顆粒，也稱「殘炭」，含量很少或無。

（四）石油的物性

認識石油的物性，對於認識石油、進行石油地質研究、評價石油的質量、勘探開發油氣藏具有重要的意義。

1．顏色

石油顏色多樣，從無色、淡黃色、黃褐色、淡紅色、黑綠色到黑色都有。我國四川黃瓜山油田的石油近於無色，而玉門、大慶、勝利油田的石油均為黑色。石油中膠質、瀝青質含量越高，顏色越深。

2．密度

石油的密度是指單位體積石油的質量，其單位為g/cm3或t/m3，通常用相對密度表示，是指在標准狀況下（20℃，0.101MPa）原油密度與4℃下純水的密度之比值。石油的相對密度一般介於0.75～1.0之間。常把相對密度大於0.90的石油稱為重質石油；小於0.90的石油稱為輕質石油。石油中膠質、瀝青質含量高，密度大；油質含量高，密度小。

3．黏度

石油的黏度可用動力黏度表示，單位為Pa·s。石油的黏度變化很大，如我國孤島油田館陶組的原油在50℃時的黏度為（103～645）×10-3Pa·s，大慶油田原油黏度在50℃時為（9.3～21.8）×10-3Pa·s。若石油的黏度大於100×10-3Pa·s為高黏原油，小於100×10-3Pa·s為低黏原油。高黏原油會給石油開采和集輸帶來困難。

石油的黏度取決於石油的化學組成、溫度、壓力及溶解氣量。原油中輕烴組分含量高，地層溫度高，溶解氣量大，黏度降低。

4．凝點

將液體石油冷卻到失去流動性時的溫度稱石油凝點。石油凝點的高低，取決於石油中含蠟量及蠟分子碳數的高低。含蠟量及蠟分子碳數高的石油，其凝點高。高凝點的原油易使井底結蠟，給採油工作帶來困難。因此，油井的清蠟、防蠟是一項重要的工作。

5．導電性

石油具有極高的電阻率（109～1016Ω·m），相對於地層孔隙水（常含有電解質）的電阻率高得多。利用此特點，油田採用視電阻率測井法確定含油層。

6．溶解性

石油難溶於水，易溶於有機溶劑（如苯、石油醚等）。因此，在油、水共存的油藏中，由於油比水的密度小，油位於水的上方。

7．熒光性

石油在紫外線的照射下產生熒光。鑽井過程中用紫外線照射砂岩岩屑，以確定和發現含油氣層，這種方法很敏感，即使岩屑中含有極少量的油砂，也可發現，稱為「熒光錄井」。

8．旋光性

旋光性是指石油能使偏振光發生轉動一定角度的特性。旋光性是生物成因的天然有機化合物的特性。因此，石油的旋光性是石油有機成因的證據。

9．熱值

石油的熱值可達（10000～11000）×4.18kJ/kg，是優質燃料。

二、天然氣的化學組成及物性

從廣義的角度說，自然界中一切天然因素形成的氣體（包括可燃氣和不可燃氣、生物成因和非生物成因的氣體）統稱為天然氣。但在石油及天然氣地質學中所講的天然氣，是指與生物成因有關的油田氣和氣田氣，是可燃性氣體。

（一）天然氣的化學組成和類型

1．天然氣的化學組成

天然氣中主要是甲烷（稱輕烴氣），其次是乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等重烴氣，另外還有一些非烴氣體，如CO2、H2S、N2、CO、H2，以及He、Ar等惰性氣體。

2．天然氣的類型

據天然氣中甲烷同系物的含量將天然氣分為干氣和濕氣兩種。

干氣也稱為氣田氣。甲烷含量大於95%、乙烷以上的重烴氣含量小於5%的氣體稱為干氣。干氣不與石油伴生，可單獨形成純氣藏，如煤成氣多屬干氣。干氣燃燒火焰成藍色，通入帶冰的水中，無油膜出現。

濕氣也稱油田氣，指甲烷含量小於95%、重烴氣含量大於5%的天然氣。濕氣常與油藏和油氣藏有關，如氣頂氣、溶解氣。濕氣燃燒時火焰呈黃色，通入水中有油膜出現。

（二）天然氣的物理性質

天然氣的物理性質主要有以下5個方面。

1．相對密度

天然氣的相對密度是指在標准狀況下（20℃，0.101MPa），單位體積天然氣的質量與同體積空氣的質量的比值，一般為0.6～0.7，隨天然氣中重烴含量的增大而增大。

2．臨界溫度和臨界壓力

在低溫高壓下，任何氣體都可以變為液體。溫度越低，使氣體變為液體所需的壓力越小；溫度越高，壓力越大。單組分氣體都有一個特定的溫度，高於此溫度時不管加多大的壓力都不能使該氣體轉化為液體，該特定的溫度稱為臨界溫度。在臨界溫度時氣體液化所需的最低壓力稱為臨界壓力。如甲烷的臨界溫度為-82.5℃，臨界壓力約為45.8MPa，因此甲烷在地下除溶於油和水的部分，呈氣態存在；丁烷的臨界溫度為152.0℃，臨界壓力約為37.4MPa，在地下以液態存在。

在自然條件下，天然氣通常是烴類氣體及非烴類氣體的混合物，其臨界溫度及臨界壓力隨組成成分不同而不同。

3．蒸氣壓

氣體液化時所需施加的壓力稱為該氣體的飽和蒸氣壓。蒸氣壓隨溫度升高而升高，在同一溫度、壓力條件下，烴類的相對分子質量越小，其蒸氣壓越大。

4．溶解性

天然氣在油和水中的溶解能力可用溶解系數表示。溶解系數是指當溫度一定時，每增加一個大氣壓（101325Pa）溶解在單位體積石油中的氣體量。在一定條件下，氣體在單位體積石油（或水）中的溶解量稱為溶解度，單位是m3/m3。天然氣在水中的溶解度比石油在水中的溶解度大，但天然氣在油中的溶解度比在水中大得多。如在標准狀況下甲烷在油中的溶解度約等於在水中的9倍。天然氣組成中重質組分越多，石油含輕質組分越多，天然氣在石油中的溶解度越大。因此，國外有的油田用天然氣（尤其是用濕氣）來混相驅油，提高原油採收率。

5．熱值

單位體積天然氣完全燃燒所釋放出的熱量稱為天然氣的燃燒熱值，簡稱熱值。甲烷的熱值為8870×4.18kJ/m3，而天然氣的熱值較高，可達20000×4.18kJ/m3，比煤和石油的熱值高。

三、油田水的化學組成及物性

廣義上的油田水是指油氣田區域內的地下水，包括油層水和非油層水。我們通常所說的油田水是狹義上的油田水，是指油田范圍內儲集有油氣的地層中的地下水。在儲集層中，油田水以孔隙水的形式存在，是在沉積岩形成時遺留下來的，能反映沉積岩形成時的環境。

石油是在有地層水存在的狀況下生成、運移、聚集和演化的，因此油層水具有與地表水不同的特性。研究油層水對油氣勘探和開發具有重要的意義。

（一）油田水的化學組成

1．常見的離子和種類

油田水含有約30種離子，但主要的有以下六組離子：陽離子有Na++K+、Ca2+、Mg2+；陰離子有Cl-、SO24-、HCO3-+CO23-。由這些離子化合而成的鹽類中，以NaCl含量最豐富，硫酸鹽含量最少。

2．有機物質和氣體

油層水除含有無機鹽之外，還含有有機物質和氣體。有機質中的酚、有機酸易溶與水，常作為找油的直接標志；烴類氣體，尤其是重烴氣一般與石油有關，也是找油的直接標志。油層水由於是在生油的還原環境中生成，一般不含氧氣，但常含有H2S，數量不定。一般來講，油層水中的稀有氣體He、Ar含量甚微，但在某些油氣聚集周圍的地下水中可出現氦氣正異常。

3．微量元素

油層水中的微量元素有幾十種，其中I、Br、B、Sr含量高時可作為找油的間接標志。它們的存在反映了一種封閉的還原性環境，有利於油氣轉化。

油田水中的各種離子（分子和化合物）的總含量稱之為總礦化度，可以用乾涸殘渣（將水加熱蒸發後剩下的殘渣質量）或離子總量來表示，單位是mg/L。

（二）油田水的物理性質

（1）密度：油田水的密度隨油田水中含鹽量多少而變化，一般大於1.0g/cm3。

（2）黏度：油田水的黏度比純水高，且隨水中鹽分增大而增大。

（3）透明度：油田水常含有各種膠體物質［如Fe（OH）3］和H2S等，通常呈半透明或透明狀。

（4）氣味和顏色：油田水中常含有有機物質或氣體，會帶有某種氣味，如混有石油時，會有汽油、煤油味；含有H2S時，具臭雞蛋味。油田水都帶有苦澀味或鹹味。

在採油過程中，油井通常采出的是油、氣、水混合物，必須進行油氣、油水分離。分離後的油輸往煉油廠煉制。分離後的污水，因含有機械雜質、各種鹽類和溶解氧，須進行絮凝、防垢、緩蝕處理，回注地層。

Ⅱ 地層混合物中油的密度

V油*油的密度+V水*水的密度=總質量
總質量/V總=平均密度
V油+V水=V總
這三個公式就可以解出V油/V水
結果你自己算算吧、、

Ⅲ 2.如果地層6000m以上為正常地層壓力，而修井液密度是1.05g/cm3，則斜井深5000m，井與水平面成30度角

45.5 不知道你是鑽井設計還是學生在做題 直接算空隙壓力即可