看地层水的密度设备

Ⅰ 地层中的流体是什么

石油和天然气都是储藏在地下岩石孔隙中的可燃矿产，它们与地下岩石孔隙中的水共存在一起，但它们的化学组成及物性却截然不同。

一、石油的化学组成及物性

石油是一种成分十分复杂的天然有机化合物的混合物，主要成分为液态烃，含有数量不等的非烃化合物及多种微量元素。地下的液态石油中常溶有大量的天然气，并溶有固态烃及非烃。

（一）石油的元素组成

石油主要由C、H、O、S、N等元素组成，其中C含量为84%～87%，H含量为11%～14%，O、S、N及微量元素一般只占1%～4%，个别情况下，S含量可高达7%。从石油成分中现已发现33种微量元素，如Fe、Ca、Mg、S、Al、V、Ni等。虽然它们的质量仅占石油质量的万分之几，但有些元素（如V、Ni）明显来自于生物体，且在不同地区的石油中含量相差较大，被用来进行油源对比，并作为有机成因的证据。

（二）石油的化合物组成

石油的各种元素并不是呈游离状态存在，而是相互化合形成不同的化合物，以烃类化合物为主，还含有非烃类化合物。

1．烃类化合物

烃类化合物由碳、氢元素组成，据结构可分为三类：

（1）烷烃，又称脂肪烃，化学通式为CnH2n+2，属饱和烃。在常温常压下C1～C4的烷烃是气态；C5～C16是液态；C17+是固态。石油中正构烷烃和异构烷烃均存在。

（2）环烷烃，是碳和氢的环状化合物，也属于饱和烃，化学通式为CnH2n。根据环的数目，环烷烃分为单环、双环、三环和多环烷烃，其中以五元环、六元环化合物为主。

（3）芳香烃，化学通式为CnH2n-6。单环化合物中以苯、甲苯、二甲苯为主，出现于原油的低沸点馏分中，稠环芳香烃存在于重质馏分中。

以上三种烃类化合物在不同地区的原油中含量不同，主要是生物的原始物质组成、演化程度及次生变化的差异造成的。

2．非烃化合物

非烃化合物是指含有杂原子O、S、N的有机化合物。这些杂原子在石油中通常含量不多，但有时也可达30%。原油中含硫化合物主要以H2S、硫醇（RSH）、硫醚（RSR′）、环硫醚等形式存在，含量从万分之几到百分之几不等。硫是石油中的有害杂质，易生成硫化氢（H2S）、亚硫酸（H2SO3）或硫酸（H2SO4）等化合物，对金属设备造成严重腐蚀，因此，含硫量是评价石油质量的一项重要指标。按含硫量将原油分为高硫原油（含硫量大于2%）、低硫原油（含硫量小于0.5%）、含硫原油（含硫量0.5%～2%）。我国多为低硫原油和含硫原油。

原油中含氮化合物含量为万分之几，主要为杂环化合物（如吡啶、吡咯、喹啉、吲哚等及同系物）。其中最有意义的是卟啉类化合物，它来自于动物的血红素和植物的叶绿素，卟啉类化合物在180～200℃下分解，而原油中却存在，这为石油的有机成因提供了重要证据。

原油中含氧量仅千分之几，个别地方原油可达2%～3%，主要为环烷酸、脂肪酸及酚，统称为“石油酸”，还有一些醛、酮化合物。环烷酸在含氧化合物中的含量最高，其碱金属盐极易溶于水，在储集油气的地层水中常含有它，故环烷酸的存在作为找油的一种直接标志。

石油中，除上述各种烃类、非烃类化合物外，还含有一些高相对分子质量的非烃化合物，它们常构成原油的重质部分，结构十分复杂，目前尚不太清楚，统称为胶质、沥青质。

（三）石油的馏分和组分

1．石油的馏分

石油的馏分是利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏将其切割成不同沸点范围的若干部分，每一部分即为一个馏分。以各馏分的质量分数或体积分数表示石油的组成，称为石油的馏分组成。石油中各馏分的名称及温度范围见表2-3。

表2-3石油中各馏分名称及温度范围2．石油的组分

石油的组分是利用石油中不同的化合物对有机溶剂和吸附剂（如硅胶）具有选择性的溶解和吸附的特性而将其分成若干部分，每一部分就是一个组分。石油的组分包括四个部分：

（1）油质——是石油中可溶解于石油醚而不被硅胶吸附的物质，主要是饱和烃和一部分低分子芳香烃，为色浅的黏性液体，是石油的主要组分。

（2）胶质——是石油中可溶解于石油醚（或苯、三氯甲烷、四氯化碳等有机溶剂）并可被硅胶吸附的物质，主要为芳香烃和非烃化合物，颜色较深（浅黄、红褐到黑色），呈黏稠状的液体或半固体状态。

（3）沥青质——是石油中不溶于石油醚，但溶于苯、三氯甲烷、二硫化碳等有机溶剂的物质，为黑色脆性的固体粉末，是稠环芳香烃和烷基侧链组成的复合结构的化合物。

（4）炭质——不溶于任何有机溶剂的黑色固体颗粒，也称“残炭”，含量很少或无。

（四）石油的物性

认识石油的物性，对于认识石油、进行石油地质研究、评价石油的质量、勘探开发油气藏具有重要的意义。

1．颜色

石油颜色多样，从无色、淡黄色、黄褐色、淡红色、黑绿色到黑色都有。我国四川黄瓜山油田的石油近于无色，而玉门、大庆、胜利油田的石油均为黑色。石油中胶质、沥青质含量越高，颜色越深。

2．密度

石油的密度是指单位体积石油的质量，其单位为g/cm3或t/m3，通常用相对密度表示，是指在标准状况下（20℃，0.101MPa）原油密度与4℃下纯水的密度之比值。石油的相对密度一般介于0.75～1.0之间。常把相对密度大于0.90的石油称为重质石油；小于0.90的石油称为轻质石油。石油中胶质、沥青质含量高，密度大；油质含量高，密度小。

3．黏度

石油的黏度可用动力黏度表示，单位为Pa·s。石油的黏度变化很大，如我国孤岛油田馆陶组的原油在50℃时的黏度为（103～645）×10-3Pa·s，大庆油田原油黏度在50℃时为（9.3～21.8）×10-3Pa·s。若石油的黏度大于100×10-3Pa·s为高黏原油，小于100×10-3Pa·s为低黏原油。高黏原油会给石油开采和集输带来困难。

石油的黏度取决于石油的化学组成、温度、压力及溶解气量。原油中轻烃组分含量高，地层温度高，溶解气量大，黏度降低。

4．凝点

将液体石油冷却到失去流动性时的温度称石油凝点。石油凝点的高低，取决于石油中含蜡量及蜡分子碳数的高低。含蜡量及蜡分子碳数高的石油，其凝点高。高凝点的原油易使井底结蜡，给采油工作带来困难。因此，油井的清蜡、防蜡是一项重要的工作。

5．导电性

石油具有极高的电阻率（109～1016Ω·m），相对于地层孔隙水（常含有电解质）的电阻率高得多。利用此特点，油田采用视电阻率测井法确定含油层。

6．溶解性

石油难溶于水，易溶于有机溶剂（如苯、石油醚等）。因此，在油、水共存的油藏中，由于油比水的密度小，油位于水的上方。

7．荧光性

石油在紫外线的照射下产生荧光。钻井过程中用紫外线照射砂岩岩屑，以确定和发现含油气层，这种方法很敏感，即使岩屑中含有极少量的油砂，也可发现，称为“荧光录井”。

8．旋光性

旋光性是指石油能使偏振光发生转动一定角度的特性。旋光性是生物成因的天然有机化合物的特性。因此，石油的旋光性是石油有机成因的证据。

9．热值

石油的热值可达（10000～11000）×4.18kJ/kg，是优质燃料。

二、天然气的化学组成及物性

从广义的角度说，自然界中一切天然因素形成的气体（包括可燃气和不可燃气、生物成因和非生物成因的气体）统称为天然气。但在石油及天然气地质学中所讲的天然气，是指与生物成因有关的油田气和气田气，是可燃性气体。

（一）天然气的化学组成和类型

1．天然气的化学组成

天然气中主要是甲烷（称轻烃气），其次是乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等重烃气，另外还有一些非烃气体，如CO2、H2S、N2、CO、H2，以及He、Ar等惰性气体。

2．天然气的类型

据天然气中甲烷同系物的含量将天然气分为干气和湿气两种。

干气也称为气田气。甲烷含量大于95%、乙烷以上的重烃气含量小于5%的气体称为干气。干气不与石油伴生，可单独形成纯气藏，如煤成气多属干气。干气燃烧火焰成蓝色，通入带冰的水中，无油膜出现。

湿气也称油田气，指甲烷含量小于95%、重烃气含量大于5%的天然气。湿气常与油藏和油气藏有关，如气顶气、溶解气。湿气燃烧时火焰呈黄色，通入水中有油膜出现。

（二）天然气的物理性质

天然气的物理性质主要有以下5个方面。

1．相对密度

天然气的相对密度是指在标准状况下（20℃，0.101MPa），单位体积天然气的质量与同体积空气的质量的比值，一般为0.6～0.7，随天然气中重烃含量的增大而增大。

2．临界温度和临界压力

在低温高压下，任何气体都可以变为液体。温度越低，使气体变为液体所需的压力越小；温度越高，压力越大。单组分气体都有一个特定的温度，高于此温度时不管加多大的压力都不能使该气体转化为液体，该特定的温度称为临界温度。在临界温度时气体液化所需的最低压力称为临界压力。如甲烷的临界温度为-82.5℃，临界压力约为45.8MPa，因此甲烷在地下除溶于油和水的部分，呈气态存在；丁烷的临界温度为152.0℃，临界压力约为37.4MPa，在地下以液态存在。

在自然条件下，天然气通常是烃类气体及非烃类气体的混合物，其临界温度及临界压力随组成成分不同而不同。

3．蒸气压

气体液化时所需施加的压力称为该气体的饱和蒸气压。蒸气压随温度升高而升高，在同一温度、压力条件下，烃类的相对分子质量越小，其蒸气压越大。

4．溶解性

天然气在油和水中的溶解能力可用溶解系数表示。溶解系数是指当温度一定时，每增加一个大气压（101325Pa）溶解在单位体积石油中的气体量。在一定条件下，气体在单位体积石油（或水）中的溶解量称为溶解度，单位是m3/m3。天然气在水中的溶解度比石油在水中的溶解度大，但天然气在油中的溶解度比在水中大得多。如在标准状况下甲烷在油中的溶解度约等于在水中的9倍。天然气组成中重质组分越多，石油含轻质组分越多，天然气在石油中的溶解度越大。因此，国外有的油田用天然气（尤其是用湿气）来混相驱油，提高原油采收率。

5．热值

单位体积天然气完全燃烧所释放出的热量称为天然气的燃烧热值，简称热值。甲烷的热值为8870×4.18kJ/m3，而天然气的热值较高，可达20000×4.18kJ/m3，比煤和石油的热值高。

三、油田水的化学组成及物性

广义上的油田水是指油气田区域内的地下水，包括油层水和非油层水。我们通常所说的油田水是狭义上的油田水，是指油田范围内储集有油气的地层中的地下水。在储集层中，油田水以孔隙水的形式存在，是在沉积岩形成时遗留下来的，能反映沉积岩形成时的环境。

石油是在有地层水存在的状况下生成、运移、聚集和演化的，因此油层水具有与地表水不同的特性。研究油层水对油气勘探和开发具有重要的意义。

（一）油田水的化学组成

1．常见的离子和种类

油田水含有约30种离子，但主要的有以下六组离子：阳离子有Na++K+、Ca2+、Mg2+；阴离子有Cl-、SO24-、HCO3-+CO23-。由这些离子化合而成的盐类中，以NaCl含量最丰富，硫酸盐含量最少。

2．有机物质和气体

油层水除含有无机盐之外，还含有有机物质和气体。有机质中的酚、有机酸易溶与水，常作为找油的直接标志；烃类气体，尤其是重烃气一般与石油有关，也是找油的直接标志。油层水由于是在生油的还原环境中生成，一般不含氧气，但常含有H2S，数量不定。一般来讲，油层水中的稀有气体He、Ar含量甚微，但在某些油气聚集周围的地下水中可出现氦气正异常。

3．微量元素

油层水中的微量元素有几十种，其中I、Br、B、Sr含量高时可作为找油的间接标志。它们的存在反映了一种封闭的还原性环境，有利于油气转化。

油田水中的各种离子（分子和化合物）的总含量称之为总矿化度，可以用干涸残渣（将水加热蒸发后剩下的残渣质量）或离子总量来表示，单位是mg/L。

（二）油田水的物理性质

（1）密度：油田水的密度随油田水中含盐量多少而变化，一般大于1.0g/cm3。

（2）黏度：油田水的黏度比纯水高，且随水中盐分增大而增大。

（3）透明度：油田水常含有各种胶体物质［如Fe（OH）3］和H2S等，通常呈半透明或透明状。

（4）气味和颜色：油田水中常含有有机物质或气体，会带有某种气味，如混有石油时，会有汽油、煤油味；含有H2S时，具臭鸡蛋味。油田水都带有苦涩味或咸味。

在采油过程中，油井通常采出的是油、气、水混合物，必须进行油气、油水分离。分离后的油输往炼油厂炼制。分离后的污水，因含有机械杂质、各种盐类和溶解氧，须进行絮凝、防垢、缓蚀处理，回注地层。

Ⅱ 地层混合物中油的密度

V油*油的密度+V水*水的密度=总质量
总质量/V总=平均密度
V油+V水=V总
这三个公式就可以解出V油/V水
结果你自己算算吧、、

Ⅲ 2.如果地层6000m以上为正常地层压力，而修井液密度是1.05g/cm3，则斜井深5000m，井与水平面成30度角

45.5 不知道你是钻井设计还是学生在做题 直接算空隙压力即可