❶ 原油理化性质
物理性质
原油相对密度一般在0.75-0.95之间,少数大于0.95或小于0.75,相对密度在0.9-1.0的称为重质原油,小于0.9的称为轻质原油。
原油粘度是指原油在流动时所引起的内部摩擦阻力,原油粘度大小取决于温度、压力、溶解气量及其化学组成。温度增高其粘度降低,压力增高其粘度增大,溶解气量增加其粘度降低,轻质油组分增加,粘度降低。原油粘度变化较大,一般在1-100mPa·s之间,粘度大的原油俗称稠油,稠油由于流动性差而开发难度增大。一般来说,粘度大的原油密度也较大。
原油冷却到由液体变为固体时的温度称为凝固点。 原油的凝固点大约在-50℃-35℃之间。凝固点的高低与石油中的组分含量有关,轻质组分含量高,凝固点低,重质组分含量高,尤其是石蜡含量高,凝固点就高。
化学性质
原油是烷烃、环烷烃、 芳香烃和烯烃等多种液态烃的混合物。主要成分是碳和氢两种元素,分别占83~87%和 11~14%;还有少量的硫、氧、氮和微量的 磷、砷、钾、钠、钙、镁、镍、铁、钒等元素。
含蜡量是指在常温常压条件下原油中所含石蜡和地蜡的百分比。石蜡是一种白色或淡黄色固体,由高级烷烃组成,熔点为37℃-76℃。石蜡在地下以胶体状溶于石油中,当压力和温度降低时,可从石油中析出。地层原油中的石蜡开始结晶析出的温度叫析蜡温度,含蜡量越高,析蜡温度越高。
❷ 石油的物理性质
石油的化学成分将决定它的物理性质和经济价值,而石油没有固定的成分,因此也就没有固定的物理常数。但通过对分布广泛的石油大量相关资料的分析整理,还是能归纳出反映石油总特征的物理性质或相关物理性质的变化范围。了解这些性质对认识石油、进行石油地质研究和评价石油品质及经济价值是很有用的。
( 一) 颜色
在透射光下石油颜色可以呈淡黄、褐黄、深褐、淡红、棕、黑绿及黑等颜色。原油颜色的深浅主要取决于胶质、沥青质的含量,其含量愈高,则颜色愈深。
( 二) 密度
石油与天然气地质学
石油密度一般介于 0. 75 ~ 0. 98 之间。通常把密度大于 0. 90 的称为重质石油,小于0. 90 的称为轻质石油。世界各国的原油大多为轻质石油,重质石油居次要地位。石油密度最大的可达 1. 00 以上,这种石油用一般方法难于开采。
石油的密度主要取决于化学组成。就烃类而言,密度随碳数增加而增大。碳数相同的烃类,烷烃密度小些,环烷烃居中,芳烃密度较大。
密度是单位体积物质的质量,一般用 g/ml 或 g/cm3表示。密度与物质本身的成分和体积变化相关。液体石油的体积,在常压下随温度升高而增大。温度每增加1 ℉,单位体积所增加的体积数称为膨胀系数。它不是一个固定的常数,而是随密度减小而增大 ( 表 1 - 4) 。压力对石油的体积也有影响,随压力增大体积将因被压缩而减小。压力每增加 101325Pa,单位体积被压缩的体积数称为压缩系数。压缩系数也不是一个常数。
显然,温度和压力是影响石油体积的两个主要因素。考虑原油是气、液、固三相物质的混合物,以液态烃为主体的石油中含有不同数量的溶解气态烃、固态烃及非烃。实际上,在地下油气藏中,温度和压力不仅影响石油的体积,同时还影响到石油本身的物质组成,从而影响其质量。一方面,温度的增加有使溶解气逸出液态石油的趋势; 另一方面,压力的增加,将使原油中溶解气量增加。在地下油气藏中,温度、压力同时增加,而压力增加使溶解气增加的效应远大于温度增加使溶解气逸出的效应; 与此同时,溶解气量增加引起体积增加的效应远远超过随压力增加而使体积减小的效应。因此出现压力增加体积不是缩小而是增大,直至达到饱和压力为止 ( 图 1 -5) 。
表 1 -4 不同密度石油的膨胀系数
图 1 -5 在有气顶气条件下石油体积随压力增大而变化的情况( 转引自 A. I. Levorsen,1954)
由此可见,地下石油的密度不仅与温度、压力有关,还与溶解气量有关,且后者才是影响石油密度的本质因素。溶解气量增加则密度降低。地表与地下温度、压力条件不同,不仅影响石油体积,更主要的是由于溶解气量的差异,导致石油物质组成的差异,实质上是改变了石油的质量。地下石油含有较多的溶解气,这是地下石油密度比地表石油密度低的根本原因。
( 三) 黏度
黏度是反映流体流动难易程度的一个物理参数。黏度值实质上是反映流体流动时分子之间相对运动所引起内摩擦力的大小。黏度大则流动性差,反之则流动性好。石油黏度是制定石油开发方案、油井动态分析及石油储运都必须考虑的重要参数。黏度分为动力黏度、运动黏度和相对黏度。
动力黏度又称绝对黏度。在国际计量单位SI制中,单位为帕斯卡·秒(Pa·s)。其定义为:流体通过长度(L)为1m,横截面积(F)为1m2,渗透率(K)为1μm2的介质,当压差(ΔP)为1Pa,流量(Q)为1m3/s时,流体的黏度(η)为1Pa·s。其表达式为:
石油与天然气地质学
1Pa·s相当于C.G.S制10P,1mPa·s=10-3Pa·s。在101325Pa,20℃时,水的动力黏度为1mP·s。不同温度下的动力黏度用ηt表示。
动力黏度/密度,称为运动黏度。其单位为m2/s,称二次方米每秒。不同温度下的运动黏度用νt表示。
相对黏度又称恩氏黏度,是在恩氏黏度计中200mL原油与20℃时同体积的蒸馏水流出时间之比。常用Et表示。根据实验室测定的Et值,可以通过查换算表获得运动黏度,并计算出动力黏度。
石油地质学上通常所用的黏度多指动力黏度。石油黏度大小主要取决于其化学组成,如果小分子的烷烃、环烷烃含量高,黏度就低;而如果石蜡、胶质、沥青质含量高,黏度就高。
石油黏度随温度升高、溶解气量增加而降低。因此,地下石油的黏度常低于地表。在地下1500~1700m处,石油的黏度通常仅为地表的一半。如我国克拉玛依的原油,在地下温度为50℃时,η50=19.2mPa·s,在地表20℃时,η20=64.11mPa·s。
(四)溶解性
石油能溶于多种有机溶剂。如氯仿、四氯化碳、苯、醚等。石油是多种有机化合物的混合物,实际上各种化合物都可以看做有机溶剂,换言之,各成分之间具有互溶性。其中轻质组分对重质组分的溶解作用可能更明显些,也更容易理解。有可能这种溶解作用正是重质组分得以实现运移的有效途径。
石油在水中的溶解度一般很低,通常随分子量的增加很快变小,但随不同烃类化学性质的差异而有很大的差别。其中芳烃的溶解度最大,可达数百到上千微克/克;环烷烃次之,一般为(14~150)微克/克;烷烃最低,仅几个到几十微克/克。在碳数相同时,一般芳烃的溶解度大于链烷。如己烷、环己烷和苯分别为9.5mg/L、60mg/L和1750mg/L,差别是非常明显的。苯和甲苯是溶解度最大的液态烃。
当压力不变时,烃在水中的溶解度随温度升高而变大,芳烃更明显,但其随含盐度和压力的增大而变小(McAuliffe,1979)。当水中饱和CO2和烃气时,石油的溶解度将明显增加。
(五)凝固和液化
石油的凝固和液化温度没有固定的数值。在凝固和液化之间可以出现中间状态。富含沥青的石油在温度降低时无明显凝固现象。石油的凝固点与黏度和重质石蜡的含量有关,尤其与后者关系密切。富石蜡的石油在温度下降到结蜡点时,即伴随石蜡晶出而出现凝固现象;高黏度原油一般富含石蜡,10℃左右便会变成黏糊状或固体状;石油凝固点的高低与含蜡量及烷烃碳原子数具有正相关性。凝固点高的原油容易使井底及油管结蜡,这给采油增加困难。轻质石油凝固点很低,所以一般低凝固点的石油为优质石油。
(六)蒸发与挥发
蒸发和挥发都是指在常温常压下液体表面汽化的现象。二者可视为同义词。蒸发侧重于气化现象本身,而挥发则是侧重于表述这种现象的动态过程和结果。石油蒸发时轻组分优先逸出;而通常石油的挥发性即指其轻组分以气体形式离开石油散发掉的现象和事实;其结果使石油的密度增大。
(七)荧光性
石油在紫外光照射下可产生荧光的特性称为荧光性。石油中只有不饱和烃及其衍生物具有荧光性。这是因为它们能吸收紫外光中波长较短、能量较高的光子,随后放出波长较长、能量较低的光子,产生荧光。饱和烃不发荧光。荧光性可能与存在双键有关。
荧光色随不饱和烃及含双键的非烃浓度和分子量增加而加深。芳烃呈天蓝色,胶质为黄色,沥青质为褐色。利用石油具有荧光性,可以用紫外灯鉴定岩石中微量石油和沥青类物质的存在。在有机溶剂中只要含有10-5沥青类物质即可被发现。
(八)旋光性
大多数石油都具有旋光性,即石油能使偏振光的振动面旋转一定角度的性能。石油的旋光角一般是几分之一度到几度之间。绝大多数石油的旋光角是使偏振面向右旋移而成,仅有少数为左旋。石油的旋光性主要是与组成石油的化合物结构上存在不对称碳原子(又称手征碳原子或手征中心)有关。而通常存在手征碳原子的甾、萜类化合物是典型的生物成因标志化合物。因此旋光性可以作为石油有机成因的重要证据之一。
(九)导电性
石油及其产品具有极高的电阻率,石油的电阻率为109~1016Ω·m,与高矿化度的油田水(电阻率为0.02~0.1Ω·m)和沉积岩(1~104Ω·m)相比,可视为无限大。石油及其产品都是非导体。
(十)热值
石油作为重要的能源,其主要经济价值就在于它的热能。石油的热值因石油的品质差别而有所差异,密度在0.7~0.8kg/L的原油为44.5~47MJ/kg;密度为0.8~0.9kg/L的原油为43~44.5MJ/kg;密度为0.9~0.95kg/L的原油为42~43MJ/kg。与煤比较(煤的热值为22~32MJ/kg),大约1.5t煤的热值才相当于1t石油的热值。
❸ 石油或石油产品有什么特性,在储存过程中需注意什么,有没有变质的情况,存储有没有期限,最短多少
石油特性:石油、天然气(甲烷)、液化石油气、稳定轻烃等危险化学品具有燃烧性、爆炸性、腐蚀性和毒性等固有的危险特性,在石油开采过程中易引发事故。其事故类型主要包括井喷、火灾、爆炸、中毒和环境污染等。
石油产品很多,依据不同的性能有不同的用途和特性,没有统一的特性,简述特点如下
一、石油产品的总分类
按其主要性能和用途,分为石油燃料、石油溶剂和化工原料、润滑剂、石油沥青和石油焦六大类。
二、按产品用途通常分类
按照石油产品用途,通常可分9类:
(1)石油燃料类:包括汽油、喷气燃料、煤油、柴油和燃料油等。
(2)溶剂油类:包括石油醚、橡胶溶剂油和油漆溶剂油。
(3)润滑油类:包括内燃机润滑油、齿轮油、车轴油、机械油、仪表油、压缩机油和汽缸油等。
(4)电气用途类:包括变压器油、电容器油和断路器油等。
(5)润滑脂类:包括钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂和专用润滑脂等。
(6)固体产品类:包括石蜡类、沥青类和石油焦类等。
(7)石油气体类:包括石油液化气、丙烷和丙烯等。
(8)石油化工原料类:包括石脑油、重整油、AGO原料、戊烷、抽余油和拔头油等。
(9)石油添加剂类:燃料油添加剂和润滑油添加剂。
二、石油产品的储运特性
(1)易燃性。燃烧的难易和石油产品的闪点,燃点和自燃点三个指标有密切关系。石油闪点是鉴定石油产品馏分组成和发生火灾危险程度的重要标准。油品越轻闪点越低,着火危险性越大,但轻质油自燃点比重质油自燃点高,加此轻质油不会自燃。对重油来说闪点虽高,但自燃低,着火危险性同样也较大,故罐区不应有油布等垃圾堆放,尤其是夏天,防止自燃起火。
(2)易爆性。石油产品易挥发产生可燃蒸气,这些气体和空气混合达到一定浓度,一遇明火都有发生火灾、爆炸危险。爆炸的危险性取决于物质的爆炸浓度范围。
(3)易挥发、易扩散、易流淌性。
(4)易产生静电。石油及产品本身是绝缘体,当它流经管路进入容器或车辆运油过程中,都有产生静电的特性,为了防止静电引起火灾,在油品储运过程中,设备都应装有导电接地设施;装车要控制流速并防止油料喷溅、冲击,尽量减少静电发生。
(5)易受热膨胀性
石油产品受热后,温度上升,体积迅速膨胀,若遇到容器内油品充装过满或管道输油后内部未排空而又无泄压设施,很容易体积膨胀使容器或管件爆破损坏,为了防止设备因油品受热膨胀而受到损坏,装油容器不准充装过满,一般只准充装全容积的85-95%,输油管线上均应装泄压阀。
三、油品的质量维护,应把好"三关",即进货关,不让不合格油品进库;储存关,不让合格油品污染变质;出库关,不让不合格油品发到用户手中,为此,各环节做好以下几方面工作:
(1)努力减少油品蒸发损失,防止油品氧化变质。
油品蒸发后,不仅会造成数量损失,污染环境及安全,而且还会使产品质量下降。主要表现是:影响油品的汽化性能,降低油品的粘度,另外油品与空气中氧接触,氧化生成胶质,并引起设备腐蚀。
(2)防止油品混入水分和机械杂质。
在石油燃料和润滑油(脂)中,对水和机械杂质的含量都有严格的质量要求。水的含量一般为痕迹,机械杂质含量无或不大于0.01%。
(3)防止串油、混油发生
不同性质油品不能相混,否则会使油品质量下降,甚至变质失去使用价值。如汽、柴油相混,汽油机会难于启动,燃烧不好冒烟。柴油机使用会增加爆震,损坏设备。
汽油使用的质量要求主要是:
(1)良好的蒸发性能,使发动机效率高,燃烧完全。
(2)有足够的抗爆性能,保证发动机工作正常,平稳、不损坏机件。
(3)化学安全性好,抗氧化能力强,长期存储和使用不变质。
(4)抗腐蚀性能好,不腐蚀容器或机器部件。
轻柴油使用的质量要求主要是:燃烧性能好,燃烧完全、易启动,工作平稳;蒸发性能好,粘度、凝点和混浊点适当,供油畅通阻力小,有利油泵润滑;含硫少,不含机械杂质和水,对设备无腐蚀,不磨损;安全性好,久储不变质,燃烧后产生积炭少。
❹ 石油的物理性质和化学性质
石油;petroleum
性质:有天然石油和人造石油之分。通常指天然石油,是一种化石燃料。由远古海洋或湖泊中的生物在地下经过漫长的地球化学演化而成。从深部地层中开采出的黑褐色或暗绿色的可燃性黏稠液体,常与天然气并存。由各种烃类组成,含有少量硫、氮、氧的有机化合物。石油因产地不同,其理化性质有很大差异。未经加工的石油称原油。原油经加工后可制成汽油、喷气燃料、煤油、柴油等。还可提取润滑油、润滑脂等。也是发展石油化工的重要基础原料。石油炼制工业中由原油经过一系列石油炼制过程和石油产品精制加工而得到各种产品,通常按其主要用途分为如下几类:(1)石油燃料,如液化石油气、汽油喷气燃料、煤油、柴油、燃料油等;(2)石油溶剂和化工原料,如汽油型溶剂、煤油型溶剂、纯芳烃和化工原料;(3)润滑剂和有关产品,如各种润滑油和润滑脂等;(4)其他有关石油产品,如石油蜡、石油沥青、石油焦等。每类产品还按应用领域再细分为若干组。1984年中国的石油产品数量即达600多个。
❺ 浅谈明确石油的化学组成的意义和作用
石油是碳氢化合物的复杂混合物,它的外观性质主要表现的石油的颜色密度,流动性和气味上。 石油是重要的能源,也是重要的战略储备资源。