A. 石油的成分有哪些都有什麼用
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。
如果給石油加熱,由於組成石油的各物質的沸點不同,它們就會被先後蒸餾出來而分離。這是石油煉制的基本原理。石油可煉制出
溶劑油,汽油,航空煤油,煤油,柴油,潤滑油,石蠟及瀝青等。
B. 石油是氧化物嗎
不是,石油是碳氫兩種元素所組成的化合物,不含氧元素。
C. 為什麼不能判別液化石油氣中含有氧元素
因為液化石油氣在空氣中燃燒生成水和二氧化碳,
由生成物只能判斷反應物中含有氧元素,
而反應物有液化石油氣和氧氣,
因此就不能判斷生成物中的氧元素是不是在液化石油氣中了.
D. 石油知識
石油的原料是生物的屍體,生物的細胞含有脂肪和油脂,脂肪和油脂則是由碳、氫、氧等3種元素組成的。生物遺體沉降於海底或湖底並被淤泥覆蓋之後,氧元素分離,碳和氫則組成碳氫化合物。
我們已經在地球上發現3000種以上的碳氫化合物,石油是由其中350種左右的碳氫化合物形成的,比石油更輕的碳氫化合物則成為天然氣。煤礦與石油的成因很類似,但煤是植物的化石,又是固態。
大量產生碳氫化合物的岩石即稱為「石油源岩」。埋沒於地中的石油源岩受到地熱和壓力的影響,再加上其他多種化學反應之後就產生石油,而石油積存於岩石間隙之間便形成油田。
地殼變動而石油生成
我們最近逐漸了解地球內部的變化與石油的生成有十分密切的關系,在描述此種關系之前,讓我們先來了解一下地球內部的狀況。
地球的半徑大約是6400公里,覆蓋地球表面的地殼下方是由岩石形成厚達2900公里的「地慢」,其下方則是由金屬形成的「地核」,並以大約5100公里深處分界,分為「外核」與「內核」。外核主要是由液態金屬鐵組成,內核則主要是固態鐵。 地球表面鋪滿堅硬的「板 塊」,厚度約有100公里,是由向上噴出的「洋脊」產生的,』在 緩緩移動到「海溝」後就沉降於 另一板塊下方。 80年代後期,人們學會捕捉地震波傳遞到地球內部時的立體圖,於是發現令人驚訝的地慢活動狀況。高溫又巨型的上升流「超級卷流」由地底湧上後,以蘑菇形態分別存在於夏威夷和非洲大陸正下方。此外,低溫的巨型下降流「冷卷流」則以水滴形態占據亞洲大陸及南美洲大陸正下方的冷卷流似乎是沉降到地函底部。
我們現在的知道的是,地幔內部落熱對流是以冷卷流向超級卷注移動的形態而形成的。此種運動不僅影響板塊運動,似乎也對整個地球的地質和環境的變化產生很大的影響。
超級卷流是石油製造者?
現在全球生產的石沒之中,有60%是產生了恐龍稱霸地球時期所形成的石油源岩,所形成的「黑色頁岩」則遍布世界各地。黑色頁岩主要是由未經氧化的藻類等浮游植物遺骸堆積而成。由此可知當時必須有可讓浮游植物繁殖又不會產生氧化的缺氧環境條件,大量的黑色頁岩才會形成。
最近發現,石油源岩在此時代的形成似乎與超級卷流運動的活化可以促使由地下湧出的地幔物質所形成的洋脊體積增大,海面因而上升,使得較低的陸地變成淺海,而淺海則具有可當石油原料的藻類等浮游植物極易繁殖的環境。
淺海地區的藻類等浮游植物因而出現大幅增加和大量死亡的現象,周圍的細菌為分解其殘骸而消耗氧氣,於是出現了缺氧環境。
地球溫暖化也會改變深層海水的流動狀況,由於高緯度地區與低緯度地區海水的溫度高低不同,較低溫但含有豐富氧氣的高緯度地區深層海水會流向低緯度地區海洋。但地球溫暖化的現象減少。氧氣較少的海域因而擴大,無法氧化的浮游植物便逐漸堆積,所留下的大量有機物則形成石油源岩。
生物的演化改變了石油的性質
由於石油的原料是生物的遺骸,因此調查石油的性質便可以得知古老時期的生物演化過程和地球環境歷史。
生命的演化大概有下述的過程。生命是於38億年前誕生,並逐漸地進行演化,到了距今5億5000萬年前的古生代寒武紀時期,爆發性的演化才開始,大約4億4500萬年前,生命也登上了陸地。
4億4000萬年至4億年前時期,石油源岩的主要成分是當時繁茂的浮游植物所形成的耐碳氫化合物。另一方面,羊齒類植物在此時期繁瑣盛於海岸近處,因此以陸上植物為原料的石油源岩也出現了。
2億9000萬年前,廣大的陸地普遍出現由裸子植物組成的森林,並到處形成被沼澤地包圍的湖沼,藻類便在湖沼中開始繁殖。由此也產生了以藻類為原料的新種石油源岩,這也是陸上植物的繁盛促使新性質石油源岩誕生的一例。
9000萬年前時期,被子植物和針葉樹林開始逐漸擴張到高緯度地區和高地,因而出現以陸地木材為原料的石油源岩。另一方面,樹木的樹脂成為輕質原油的原料,形成新的石油源岩。針葉樹林的增加竟使得木材取代了藻類,成為石油源岩的主要原料。
最近石油性質的分析技術有長足的進步,我們已逐漸可以取得有關石油原料性質,以及由熱能引起的變化過程等的詳細資料。由此種資料即能進一步了解原料生物遺骸逐漸堆積時的環境狀況。
大約1億7000萬年到200萬年前所發生的全球性規模「阿爾卑斯造山運動期」也造出了巨油田,在此時期,分布於廣大范圍的1億年前前後形成的石油源岩都沒入地中。現有的石油和天然氣有大約3分之2就是此時期形成的。
參考資料:http://xueke.lesun.org/print.php?id=10058
石油產品可分為:石油燃料、石油溶劑與化工原料、 潤滑劑、石蠟、石油瀝青、石油焦等6類。 其中, 各種燃料產量最大, 約占總產量的90%; 各種潤滑劑品種最多, 產量約佔5%。 各國都制定了產品標准, 以適應生產和使用的需要。
汽油
是消耗量最大的品種。 汽油的沸點范圍(又稱餾程)為30 ~ 205°C, 密度為0.70~0.78克/厘米3,商品汽油按該油在汽缸中燃燒時抗爆震燃燒性能的優劣區分,標記為辛烷值70、80、90或更高。號俞大,性能俞好,汽油主要用作汽車、摩托車、快艇、直升飛機、農林用飛機的燃料。商品汽油中添加有添加劑(如抗爆劑四乙基鉛)以改善使用和儲存性能。受環保要求,今後將限制芳烴和鉛的含量。
噴氣燃料
主要供噴氣式飛機使用。沸點范圍為60~280℃或150~315℃(俗稱航空汽油)。為適應高空低溫高速飛行需要,這類油要求發熱量大,在-50C不出現固體結晶。 煤油 沸點范圍為180 ~ 310℃ 主要供照明、生活炊事用。要求火焰平穩、光亮而不冒黑煙。目前產量不大。
柴油
沸點范圍有180~370℃和350~410℃兩類。對石油及其加工產品,習慣上對沸點或沸點范圍低的稱為輕,相反成為重。故上述前者稱為輕柴油,後者稱為重柴油。商品柴油按凝固點分級,如10、-20等,表示低使用溫度,柴油廣泛用於大型車輛、船艦。由於高速柴油機(汽車用)比汽油機省油,柴油需求量增長速度大於汽油,一些小型汽車也改用柴油。對柴油質量要求是燃燒性能和流動性好。燃燒性能用十六烷值表示愈高愈好,大慶原油製成的柴油十六烷值可達68。高速柴油機用的輕柴油十六烷值為42~55,低速的在35以下。
燃料油
用作鍋爐、輪船及工業爐的燃料。商品燃料油用粘度大小區分不同牌號。
石油溶劑
用於香精、油脂、試劑、橡膠加工、塗料工業做溶劑,或清洗儀器、儀表、機械零件。
潤滑油
從石油製得的潤滑油約占總潤滑劑產量的95%以上。除潤滑性能外,還具有冷卻、密封、防腐、絕緣、清洗、傳遞能量的作用。產量最大的是內燃機油(佔40%),其餘為齒輪油、液壓油、汽輪機油、電器絕緣油、壓縮機油,合計佔40%。商品潤滑油按粘度分級,負荷大,速度低的機械用高粘度油,否則用低粘度油。煉油裝置生產的是採取各種精製工藝製成的基礎油,再加多種添加劑,因此具有專用功能,附加產值高。
潤滑脂
俗稱黃油,是潤滑劑加稠化劑製成的固體或半流體,用於不宜使用潤滑油的軸承、齒輪部位。
石蠟油
包括石蠟(占總消耗量的10%)、地蠟、石油脂等。石蠟主要做包裝材料、化妝品原料及蠟製品,也可做為化工原料產脂肪酸(肥皂原料)。
石油瀝青
主要供道路、建築用。
石油焦
用於冶金(鋼、鋁)、化工(電石)行業做電極。
除上述石油商品外,各個煉油裝置還得到一些在常溫下是氣體的產物,總稱煉廠氣,可直接做燃料或加壓液化分出液化石油氣,可做原料或化工原料。 煉油廠提供的化工原料品種很多,是有機化工產品的原料基地,各種油、煉廠氣都可按不同生產目的、生產工藝選用。常壓下的氣態原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氫氣、乙炔、碳黑。液態原料(液化石油氣、輕汽油、輕柴油、重柴油)經裂解可製成發展石油化工所需的絕大部分基礎原料(乙炔除外),是發展石油化工的基礎。目前,原油因高溫結焦嚴重,還不能直接生產基本有機原料。煉油廠還是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烴的提供者。 最後應當指出,汽油、航空煤油、柴油中或多或少加有添加劑以改進使用、儲存性能。各個煉油裝置生產的產物都需按商品標准加入添加劑和不同裝置的油進行調和方能作為商品使用。石油添加劑用量少,功效大,屬化學合成的精細化工產品,是發展高檔產品所必需的,應大力
石油勘探,就是考證地質歷史,研究地質規律,尋找石油天然氣田。主要要經過四大步驟,即:確定古代的湖泊和海洋(古盆地)的范圍;然後從中查出可能生成石油的深凹陷來;第三步是在可能生油的凹陷周圍尋找有利於油氣聚集的地質圈閉;最後對評價最好的圈閉進行鑽探,查證是否有石油或天然氣,並搞清它有多少儲量。下面對這四個步驟的工作內容作一介紹。(具體的石油勘探技術方法後面有專題論述)
(一)確定古湖泊古海洋的范圍
前面已經講到了,石油是在古代的湖泊或海洋的沉積物中生成的,油田也是在這里形成的。因此,確定古湖古海(即古盆地)所在及其范圍當屬是首要的。
確定古湖古海的地質依據,主要是研究岩石和化石(古代保存在地層中的生物遺體或印模、痕跡等)。通過地質家們的研究,現在地球上的岩石種類極多,但最基本的可以分為三大類,一是火成岩(亦叫岩漿岩),它是由地球深部的岩漿噴發到淺處或地面後,凝固而成的。電視中曾多次報導過現代火山噴發的壯觀場面,因此對這種岩石的來源與形成是好理解的。二是沉積岩,前面在油氣形成問題時,已談到了它的來源與形成過程了,它就是確定古湖古海最主要的物質依據。也就是說,哪裡有沉積岩,哪裡就是古代湖泊或海洋,這是毫無疑問的。三是變質岩,這主要是各種岩石(包括火成岩、沉積岩),在地殼的變遷過程中因經受高溫高壓而改變了原來的性質變成了既堅硬又緻密的另一類岩石。
古湖泊和古海洋又怎樣區別呢?這主要是通過化石來確定和區分的。因為湖泊與海洋的生物特徵是大不一樣的。另外,即使同樣的沉積岩,湖泊和海洋岩石的物理化學性質也是不一樣的。簡單地說,是以當時水的鹹淡來分的,淡水為湖,鹹水為海……。
古湖古海的保存狀況對找油找氣的影響十分重要,在後來的地質變遷中,或遭受過風化剝蝕,造成殘缺不全;或遭到火成岩的侵入破壞;或經過嚴重的變質過程等等,這些情況也都要通過對岩石性質和地層保存的完整程度等方面考證其發育過程。
(二)查明生油凹陷的位置
不論是湖盆或者海盆,面積都很大,一般也有上萬平方公里,大如新疆的塔里木盆地,竟超過50萬平方公里。盆底的形態也是凹凸不平,很不規則的,有高低,有深淺,較低的部分稱之為凹陷,高的部位稱之為凸起或隆起,一般水中的生物遺體比較容易富集在盆底的低處,所以凹陷是被認為盆地中有利於生油的部位,當然也是較深的為好,故在明確了盆地范圍以後的第二步就是查明深凹陷的位置,也就是找出能夠生成較多油氣的地方。
(三)尋找地質圈閉
尋找地質圈閉是尋找油田的中心環節。任何一個找油部門對這一工作都是十分重視的。地質圈閉有大有小,有深有淺,形態各異。例如大慶油田的大慶長垣,其圈閉面積達千餘平方公里,是迄今為止我國找到的最大儲油圈閉。當然也有小到不足一個平方公里的,有的單獨的含油圈閉只有一口油井。地質圈閉有的可以部分地露出地面,甚至一座高山即為一個完整的地質圈閉;有的埋藏很深,地表完全看不出來。現在我國有能力探測到的圈閉埋深,大約在五、六千米深左右,在這個深度以內,用人工地震的方法可以查得比較准確,鑽井也能夠得著。尋找圈閉自然也是一個由淺入深、由大到小的過程,對於深而小的圈閉,找到它當然是很困難的,它要求的技術精度、難度要比一般情況下高的多。
找到地質圈閉以後,還要對圈閉進行是否具備儲油條件的研究和評價工作。一般來說,在靠近生油凹陷的地質圈閉,有利於油氣運移進去,成為有希望的油田,而對其他地方的圈閉,評價就要低一些。再則各個圈閉本身的保存是否完整,可儲藏油量的大小等情況也需要進行研究和評價。
(四)鑽探油氣田
對所找到的地質圈閉,裡面是否儲藏著石油或天然氣,在沒有對它進行鑽井驗證之前,一般是很難給以定論的。因此,對地質圈閉進行鑽探,這是尋找油田的最後一個步驟,也是極其重要、極其關鍵的一個步驟。其重要性及關鍵性在於,這個步驟中所採取的一切技術和手段,它都關繫到一個油田能否順利誕生以及它的實際命運問題。
在油田發現史上有不少這樣的情況:一個圈閉本來是充滿了石油的,但因鑽探技術及方法不當,而沒有發現其中的油氣,直到若干年後,人們再次認識,再次鑽探時才證實是個油田;還有的在首次鑽探中就發現了油層,但其中油氣就是出不來或油氣產量很低、結果評價為沒有工業開采價值而棄置一旁,可是以後的重新鑽探或經過一定的技術措施,又噴出了高產油氣流。可見,鑽探是發現油氣田至關重要的一步,它與前面的工作關系,如同十月懷胎與一朝分娩那樣,所以必須十分認真對待。
在盆地內或一個圈閉上第一口或第一批探井應該打在什麼位置,這是要綜合考慮多種資料以後才能確定的。其實,第一口井就找出油田來的可能性是比較小的,如新疆克拉瑪依因為旁邊有黑油山可以看得見,它就是第一號探井生油的。至於我國東部在復蓋區找油田,就不那麼容易了,大慶油田的第一口出油井是松基3井,說明在此以前至少已有了兩口空井;勝利油田的第一口出油探井是華8井,說明在此之前曾經至少打了7口乾井;大港油田是在打了近20口探井以後才發現的;任丘油田的第一口出油井是任4井,在它以前,曾經有5口以上的井落了空。當然,確定探井井位也不是無章可循、完全盲目的,簡單而言,以找油為目的的探井(另有以探明地層為目的的井稱之為基準井或參數井)總是盡可能定在圈閉的最高位置,其理由就是油和氣總是浮在水的上面。這里的所謂"高"是指含油層的「高」。地質結構十分復雜,因而「高」也不是絕對的高,形象地比喻:如果要鑽探的圈閉象個反扣著的碗或盆,第一口探井就定在拱起的碗或盆底上;如果這個圈閉象一條豎放著的大魚,第一口井位就定在其脊背的高處;如果圈閉象一塊傾斜的板(克拉瑪依),探井就定在它的上方。也有極少的例外,比如一般人的頭發都在頭頂上最密,但禿頂者卻在頭部的周圍才有頭發,如果一定要在頭頂去剪發,只會徒勞無益,新疆准噶爾盆地就有這樣的實例,五十年代在其最高處打成了一口探井,一無所獲,到了八十年代又在四周較低處打井,卻出了油,用「禿頂」周圍的頭發來比喻,確有相似之處。也有確實在「盆底」找到油的,猶如炒菜的鍋里放點油,它不可能停在鍋沿上,這是因為這里的地層里幾乎沒有水,石油不佔密度差的優勢浮起來,只好「沉底」了,這種實例很少,所以「高處找油」仍然是首先應當遵循的准則。
當一個地質圈閉經鑽探後,有一口井獲得了有工業開采價值的油氣流,這就算是找到了一個油田。但是,還必須進一步把這個油田的具體范圍和出油能力搞清楚。因此,在鑽探過程中發現油氣之後,就應立即查清油層的層數、深度、厚度,並要搞清油層的岩性和其他物理性質,還要對油層進行油氣生產能力的測試和原油性質的分析。然後再進行擴大鑽探,進一步探明圈閉含油氣情況,算出地下的油氣儲藏量有多少。這樣,對單獨個油田來說,它的初步勘探工作就算結束了。
最後這里還需加以說明的是,在實際尋找油田的工作中,這個步驟不可能絕然分開進行,而總是相互聯系、交錯進行的。找有利生油凹陷的過程中,往往也同時就找到了地質圈閉;在找地質圈閉過程中,也會發現新的沉積地層或新的生油凹陷;在鑽探圈閉時,也會發現新的生油層和儲集層,以致給人們增加許多新的認識。總的來說,尋找油田的過程,一方面是人們對地下情況不斷積累資料、深化認識的過程,一方面又是找油技術不斷進步的過程。
國土資源部研究人員10日說,中國石油資源儲量仍處於增長期,盡管已進入低速增長階段。
國土資源部信息中心全球資源戰略研究開放實驗室副主任張新安在此間召開的「2005中國石油論壇」上說,得益於高強度的石油勘查活動,中國石油儲量繼續保持良好增長勢頭。
截至2004年底,中國累計探明包括原油和凝析油在內的石油地質儲量為248.44億噸,比2003年底增長5.4%;累計探明石油可采儲量67.91億噸,增長3.4%;累計采出量43億噸;剩餘可采儲量24.91億噸,增長2.4%。
張新安指出,中國石油儲量替代率尚維持在合理水平。儲量替代率是反映儲量接替能力的指標,是指國內年新增探明可采儲量與當年開采消耗儲量的比值。替代率為1,表明勘探所導致的儲量增加與開采所導致的儲量消耗持平。儲量替代率大於1,表明儲量的增加大於消耗,小於1則表示勘探新增的儲量不能完全彌補儲量的消耗。
張新安介紹說,1993年以來,中國石油儲量替代率基本維持在1.0左右。2004年,更是達到了1.27的高水平。
此外,自1993年成為石油進口國以來,中國的石油儲采比一直維持在14至16的范圍內。儲采比是指國內石油剩餘可采儲量與當年采儲量之比,即目前石油剩餘可采儲量可供消費的時間。張新安說,盡管這一比值僅及2004年世界石油平均儲采比43的三分之一,但由於世界平均儲采比受中東儲采比拉高影響,這仍是一個較為合理的、可以保持石油工業持續健康發展的水平。
張新安認為,目前中國石油資源面臨的主要問題是開采和消費的高強度。2004年,中國佔世界石油儲量的1.5%,產量佔世界總量的4.5%,但消費量卻佔世界總量的8.2%。
盡管如此,近年來中國原油產量保持較快增速。由2000年的1.63億噸增至2004年的1.75億噸,年均增長1.1%。預計今年將達到1.8億噸,而按照以前的預測,到2010年才可能達到這個數字。
張新安說,中國石油資源潛力巨大,尚有約三分之二的潛力待探明。在這三分之二的待探明潛力中,三分之一可以在當前技術和成本條件下探明;三分之一可以利用現有技術探明,但發現成本將大幅增加;其餘三分之一將依賴未來技術的創新。
他建議,中國應採取有效措施,加大石油勘探開發力度,建立與市場經濟相適應的新體制,完善油氣基礎地質投入機制,實行風險投資機制,推進勘探開發競爭機制。
張新安表示,中國還應採取包括經濟和行政手段在內的各種有效措施,加強對非常規油氣資源的評價勘查。據介紹,中國油頁岩預測資源總量4832億噸,但尚未展開系統調查評價,探明程度僅為6%。油砂目前尚無查明資源儲量,預計資源量達80億噸以上。
E. 為什麼"石油含有碳,氧元素,它不可以直接用作燃料"這句話是錯誤的
首先石油是混合物,而且他的物質多是多C有機物,多碳有機物很大一部分不方便直接作為燃料,因為直接作為燃料一是污染環境(多C物質燃燒不完全,冒黑煙),另外燃點較高,不易燃,燃料應該易燃。
F. 石油中有沒有氧
渣油佔1/3。組成不同類的石油石油中的氧石油化合物的形態存在的、氫(11%
~
14%),其餘為硫(0、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。
通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油;以環烷烴、芳香烴三類、環烷烴.82%)及微量金屬元素(鎳.08%
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1,各種烴類的結構和所佔比例相差很大,
但主要屬於烷烴、釩,
在石油加工中應盡量除去。不同產地的石油中.06%
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0。
組成石油的化學元素主要是碳
(83%
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87%)、
氧、氮的化合物對石油產品有害.8%)。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%
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99%,含硫、鐵等),產品的性能也不同,應當物盡其用.7%).02%
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1、氮(0、氧(0。大慶原油的主要特點是含蠟量高,凝點高,硫含量低,原油中汽油餾分較少,凝固點高,硫含量低,加工方法有差別,
鎳、氮含量中等,釩含量極少。除個別油田外,沒有氧分子
G. 求問既然已經知道石油的元素組成,為什麼不能製造石油
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。
石油又稱原油,是從地下深處開採的棕黑色可燃粘稠液體。石油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。
人工當然能製造,能分解它就能合成它.但是那樣有意義嗎.開采它就是為了得到裡面的化學物質.石油古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的高溫高壓的演化形成的混合物,注意高溫高壓.
人工是可以合成的.將石油工業中分餾出來的多種產品,再混和就成石油.如果要制分餾產品的各項成份,再合成也可以,但要考慮成本核算.
H. 有人說水能變成油(石油),這當然是彌天大謊.請用化學知識說明水絕不能變成油的道理.
石油中含有碳元素,水中含有氫元素和氧元素,不含碳元素,由質量守恆定律,反應前後元素種類不變,水中不含碳元素,水絕不能變成油.
故答案為:石油中含有碳元素;由質量守恆定律,反應前後元素種類不變,水中含有氫元素和氧元素,不含碳元素,水絕不能變成油.
I. 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:
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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),
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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。
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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:
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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
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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。
J. 石油的主要組成元素是哪兩種可以填碳氧不
石油主要含有碳、氫兩種元素。 不可以碳氧