石油可以提炼成汽油、煤油、柴油、沥青、润滑油、石蜡等用于国家的经济生产中和居民的日常生活中。\x0d\x0a\x0d\x0a石油又称原油,是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物,与煤一样属于化石燃料。\x0d\x0a\x0d\x0a石油的起源\x0d\x0a最早提出“石油”一词的是公元977年中国北宋编著的《太平广记》。正式命名为“石油”是根据中国北宋杰出的科学家沈括(1031一1095)在所著《梦溪笔谈》中根据这种油“生于水际砂石,与泉水相杂,惘惘而出”而命名的。在“石油”一词出现之前,国外称石油为“魔鬼的汗珠”、“发光的水”等,中国称“石脂水”、“猛火油”、“石漆”等。\x0d\x0a\x0d\x0a我们平时的日常生活中到处都可以见到石油或其附属品的身影,不知你注意了吗?比如汽油、柴油、煤油、润滑油、沥青、塑料、纤维等还有很多!这些都是从石油中提炼出来的;而我们日常所用的天然气(液化气)是从专门的气田中产出的!通过输气管道和气站再到各家各户。\x0d\x0a\x0d\x0a目前就石油的成因有两种说法:①无机论 即石油是在基性岩浆中形成的;②有机论 既各种有机物如动物、植物、特别是低等的动植物像藻类、细菌、蚌壳、鱼类等死后埋藏在不断下沉缺氧的海湾、_湖、三角洲、湖泊等地经过许多物理化学作用,最后逐渐形成为石油。\x0d\x0a\x0d\x0a形貌与成分\x0d\x0a原油的颜色非常丰富红、金黄、墨绿、黑、褐红、甚至透明;原油的颜色是它本身所含胶质、沥青质的含量,含的越高颜色越深。原油的颜色越浅其油质越好!透明的原油可直接加在汽车油箱中代替汽油!原油的成分主要有:油质(这是其主要成分)、胶质(一种粘性的半固体物质)、沥青质(暗褐色或黑色脆性固体物质)、碳质(一种非碳氢化合物)。\x0d\x0a\x0d\x0a石油由碳氢化合物为主混合而成的,具有特殊气味的、有色的可燃性油质液体!天然气是以气态的碳氢化合物为主的各种气体组成的,具有特殊气味的、无色的易燃性混合气体。\x0d\x0a\x0d\x0a在整个的石油系统中分工也是比较细的:\x0d\x0a物探: 专门负责利用各种物探设备并结合地质资料在可能含油气的区域内确定油气层的位置;\x0d\x0a钻井: 利用钻井的机械设备在含油气的区域钻探出一口石油井并录取该地区的地质资料;\x0d\x0a井下作业: 利用井下作业设备在地面向井内下入各种井下工具或生产管柱以录取该井的各项生产资料,或使该井正常产出原油或天然气并负责日后石油井的维护作业;\x0d\x0a采油: 在石油井的正常生产过程中录取石油井的各项生产资料并对石油井的生产设备进行日常维护;\x0d\x0a集输: 负责原油的对外输送工作;炼油 将输送到炼油厂的原油按要求炼制出不同的石油产品如汽油、柴油、煤油等!\x0d\x0a\x0d\x0a石油的性质因产地而异,密度为0.8 ~ 1.0 克/厘米3,粘度范围很宽,凝固点差别很大(30 ~ -60°C),沸点范围为常温到500°C以上,可容于多种有机溶剂,不溶于水,但可与水形成乳状液。 组成石油的化学元素主要是碳 (83% ~ 87%)、氢(11% ~ 14%),其余为硫(0.06% ~ 0.8%)、氮(0.02% ~ 1.7%)、氧(0.08% ~ 1.82%)及微量金属元素(镍、钒、铁等)。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分,约占95% ~ 99%,含硫、 氧、氮的化合物对石油产品有害, 在石油加工中应尽量除去。不同产地的石油中,各种烃类的结构和所占比例相差很大, 但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。 通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油;以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油;介于二者之间的称中间基石油。我国主要原油的特点是含蜡较多,凝固点高,硫含量低, 镍、氮含量中等,钒含量极少。除个别油田外,原油中汽油馏分较少,渣油占1/3。组成不同类的石油,加工方法有差别,产品的性能也不同,应当物尽其用。大庆原油的主要特点是含蜡量高,凝点高,硫含量低,属低硫石蜡基原油。\x0d\x0a\x0d\x0a从寻找石油到利用石油,大致要经过四个主要环节,即寻找、开采、输送和加工,这四个环节一般又分别称为“石油勘探”、“油田开发”、“油气集输”和“石油炼制”。下面就这四个环节来追溯一下石油工业的发展历史。\x0d\x0a\x0d\x0a“石油勘探”有许多方法,但地下是否有油,最终要靠钻井来证实。一个国家在钻井技术上的进步程度,往往反映了这个国家石油工业的发展状况,因此,有的国家竞相宣布本国钻了世界上第一口油井,以表示他们在石油工业发展上迈出了最早的一步。\x0d\x0a\x0d\x0a“油田开发”指的是用钻井的办法证实了油气的分布范围,并且有井可以投入生产而形成一定生产规模。从这个意义上说,1821年四川富顺县自流井气田的开发是世界上最早的天然气田。\x0d\x0a\x0d\x0a“油气集输”技术也随着油气的开发应运而生,公元1875年左右,自流井气田采用当地盛产的竹子为原料,去节打通,外用麻布缠绕涂以桐油,连接成我们现在称呼的“输气管道”,总长二、三百里,在当时的自流井地区,绵延交织的管线翻越丘陵,穿过沟涧,形成输气网络,使天然气的应用从井的附近延伸到远距离的盐灶,推动了气田的开发,使当时的天然气达到年产7000多万立方米。\x0d\x0a\x0d\x0a至于“石油炼制”,起始的年代还要更早一些,北魏时所著的《水经注》,成书年代大约是公元512~518年,书中介绍了从石油中提炼润滑油的情况。英国科学家约瑟在有关论文中指出:“在公元十世纪,中国就已经有石油而且大量使用。由此可见,在这以前中国人就对石油进行蒸馏加工了”。说明早在公元六世纪我国就萌发了石油炼制工艺。 \x0d\x0a\x0d\x0a石油是一种液态的,以碳氢化合物为主要成分的矿产品。原油是从地下采出的石油,或称天然石油。人造石油是从煤或油页岩中提炼出的液态碳氢化合物。组成原油的主要元素是碳、氢、硫、氮、氧。\x0d\x0a\x0d\x0a具有不同结构的碳氢化合物的混和物为主要成份的一种褐色、暗绿色或黑色液体。
石油产品可分为:石油燃料、石油溶剂与化工原料、 润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类。 其中, 各种燃料产量最大, 约占总产量的90%; 各种润滑剂品种最多, 产量约占5%。 各国都制定了产品标准, 以适应生产和使用的需要。
汽油
是消耗量最大的品种。 汽油的沸点范围(又称馏程)为30 ~ 205°C, 密度为0.70~0.78克/厘米3,商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分,标记为辛烷值70、80、90或更高。号俞大,性能俞好,汽油主要用作汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料。商品汽油中添加有添加剂(如抗爆剂四乙基铅)以改善使用和储存性能。受环保要求,今后将限制芳烃和铅的含量。
喷气燃料
主要供喷气式飞机使用。沸点范围为60~280℃或150~315℃(俗称航空汽油)。为适应高空低温高速飞行需要,这类油要求发热量大,在-50C不出现固体结晶。 煤油 沸点范围为180 ~ 310℃ 主要供照明、生活炊事用。要求火焰平稳、光亮而不冒黑烟。目前产量不大。
柴油
沸点范围有180~370℃和350~410℃两类。对石油及其加工产品,习惯上对沸点或沸点范围低的称为轻,相反成为重。故上述前者称为轻柴油,后者称为重柴油。商品柴油按凝固点分级,如10、-20等,表示低使用温度,柴油广泛用于大型车辆、船舰。由于高速柴油机(汽车用)比汽油机省油,柴油需求量增长速度大于汽油,一些小型汽车也改用柴油。对柴油质量要求是燃烧性能和流动性好。燃烧性能用十六烷值表示愈高愈好,大庆原油制成的柴油十六烷值可达68。高速柴油机用的轻柴油十六烷值为42~55,低速的在35以下。
燃料油
用作锅炉、轮船及工业炉的燃料。商品燃料油用粘度大小区分不同牌号。
石油溶剂
用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂,或清洗仪器、仪表、机械零件。
润滑油
从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的95%以上。除润滑性能外,还具有冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用。产量最大的是内燃机油(占40%),其余为齿轮油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油,合计占40%。商品润滑油按粘度分级,负荷大,速度低的机械用高粘度油,否则用低粘度油。炼油装置生产的是采取各种精制工艺制成的基础油,再加多种添加剂,因此具有专用功能,附加产值高。
润滑脂
俗称黄油,是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体,用于不宜使用润滑油的轴承、齿轮部位。
石蜡油
包括石蜡(占总消耗量的10%)、地蜡、石油脂等。石蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡制品,也可做为化工原料产脂肪酸(肥皂原料)。
石油沥青
主要供道路、建筑用。
石油焦
用于冶金(钢、铝)、化工(电石)行业做电极。
除上述石油商品外,各个炼油装置还得到一些在常温下是气体的产物,总称炼厂气,可直接做燃料或加压液化分出液化石油气,可做原料或化工原料。 炼油厂提供的化工原料品种很多,是有机化工产品的原料基地,各种油、炼厂气都可按不同生产目的、生产工艺选用。常压下的气态原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氢气、乙炔、碳黑。液态原料(液化石油气、轻汽油、轻柴油、重柴油)经裂解可制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料(乙炔除外),是发展石油化工的基础。目前,原油因高温结焦严重,还不能直接生产基本有机原料。炼油厂还是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者。 最后应当指出,汽油、航空煤油、柴油中或多或少加有添加剂以改进使用、储存性能。各个炼油装置生产的产物都需按商品标准加入添加剂和不同装置的油进行调和方能作为商品使用。石油添加剂用量少,功效大,属化学合成的精细化工产品,是发展高档产品所必需的,应大力发展。
石油勘探
作者:宏亮
石油勘探,就是考证地质历史,研究地质规律,寻找石油天然气田。主要要经过四大步骤,即:确定古代的湖泊和海洋(古盆地)的范围;然后从中查出可能生成石油的深凹陷来;第三步是在可能生油的凹陷周围寻找有利于油气聚集的地质圈闭;最后对评价最好的圈闭进行钻探,查证是否有石油或天然气,并搞清它有多少储量。下面对这四个步骤的工作内容作一介绍。(具体的石油勘探技术方法后面有专题论述)
(一)确定古湖泊古海洋的范围
前面已经讲到了,石油是在古代的湖泊或海洋的沉积物中生成的,油田也是在这里形成的。因此,确定古湖古海(即古盆地)所在及其范围当属是首要的。
确定古湖古海的地质依据,主要是研究岩石和化石(古代保存在地层中的生物遗体或印模、痕迹等)。通过地质家们的研究,现在地球上的岩石种类极多,但最基本的可以分为三大类,一是火成岩(亦叫岩浆岩),它是由地球深部的岩浆喷发到浅处或地面后,凝固而成的。电视中曾多次报导过现代火山喷发的壮观场面,因此对这种岩石的来源与形成是好理解的。二是沉积岩,前面在油气形成问题时,已谈到了它的来源与形成过程了,它就是确定古湖古海最主要的物质依据。也就是说,哪里有沉积岩,哪里就是古代湖泊或海洋,这是毫无疑问的。三是变质岩,这主要是各种岩石(包括火成岩、沉积岩),在地壳的变迁过程中因经受高温高压而改变了原来的性质变成了既坚硬又致密的另一类岩石。
古湖泊和古海洋又怎样区别呢?这主要是通过化石来确定和区分的。因为湖泊与海洋的生物特征是大不一样的。另外,即使同样的沉积岩,湖泊和海洋岩石的物理化学性质也是不一样的。简单地说,是以当时水的咸淡来分的,淡水为湖,咸水为海……。
古湖古海的保存状况对找油找气的影响十分重要,在后来的地质变迁中,或遭受过风化剥蚀,造成残缺不全;或遭到火成岩的侵入破坏;或经过严重的变质过程等等,这些情况也都要通过对岩石性质和地层保存的完整程度等方面考证其发育过程。
(二)查明生油凹陷的位置
不论是湖盆或者海盆,面积都很大,一般也有上万平方公里,大如新疆的塔里木盆地,竟超过50万平方公里。盆底的形态也是凹凸不平,很不规则的,有高低,有深浅,较低的部分称之为凹陷,高的部位称之为凸起或隆起,一般水中的生物遗体比较容易富集在盆底的低处,所以凹陷是被认为盆地中有利于生油的部位,当然也是较深的为好,故在明确了盆地范围以后的第二步就是查明深凹陷的位置,也就是找出能够生成较多油气的地方。
(三)寻找地质圈闭
寻找地质圈闭是寻找油田的中心环节。任何一个找油部门对这一工作都是十分重视的。地质圈闭有大有小,有深有浅,形态各异。例如大庆油田的大庆长垣,其圈闭面积达千余平方公里,是迄今为止我国找到的最大储油圈闭。当然也有小到不足一个平方公里的,有的单独的含油圈闭只有一口油井。地质圈闭有的可以部分地露出地面,甚至一座高山即为一个完整的地质圈闭;有的埋藏很深,地表完全看不出来。现在我国有能力探测到的圈闭埋深,大约在五、六千米深左右,在这个深度以内,用人工地震的方法可以查得比较准确,钻井也能够得着。寻找圈闭自然也是一个由浅入深、由大到小的过程,对于深而小的圈闭,找到它当然是很困难的,它要求的技术精度、难度要比一般情况下高的多。
找到地质圈闭以后,还要对圈闭进行是否具备储油条件的研究和评价工作。一般来说,在靠近生油凹陷的地质圈闭,有利于油气运移进去,成为有希望的油田,而对其他地方的圈闭,评价就要低一些。再则各个圈闭本身的保存是否完整,可储藏油量的大小等情况也需要进行研究和评价。
(四)钻探油气田
对所找到的地质圈闭,里面是否储藏着石油或天然气,在没有对它进行钻井验证之前,一般是很难给以定论的。因此,对地质圈闭进行钻探,这是寻找油田的最后一个步骤,也是极其重要、极其关键的一个步骤。其重要性及关键性在于,这个步骤中所采取的一切技术和手段,它都关系到一个油田能否顺利诞生以及它的实际命运问题。
在油田发现史上有不少这样的情况:一个圈闭本来是充满了石油的,但因钻探技术及方法不当,而没有发现其中的油气,直到若干年后,人们再次认识,再次钻探时才证实是个油田;还有的在首次钻探中就发现了油层,但其中油气就是出不来或油气产量很低、结果评价为没有工业开采价值而弃置一旁,可是以后的重新钻探或经过一定的技术措施,又喷出了高产油气流。可见,钻探是发现油气田至关重要的一步,它与前面的工作关系,如同十月怀胎与一朝分娩那样,所以必须十分认真对待。
在盆地内或一个圈闭上第一口或第一批探井应该打在什么位置,这是要综合考虑多种资料以后才能确定的。其实,第一口井就找出油田来的可能性是比较小的,如新疆克拉玛依因为旁边有黑油山可以看得见,它就是第一号探井生油的。至于我国东部在复盖区找油田,就不那么容易了,大庆油田的第一口出油井是松基3井,说明在此以前至少已有了两口空井;胜利油田的第一口出油探井是华8井,说明在此之前曾经至少打了7口干井;大港油田是在打了近20口探井以后才发现的;任丘油田的第一口出油井是任4井,在它以前,曾经有5口以上的井落了空。当然,确定探井井位也不是无章可循、完全盲目的,简单而言,以找油为目的的探井(另有以探明地层为目的的井称之为基准井或参数井)总是尽可能定在圈闭的最高位置,其理由就是油和气总是浮在水的上面。这里的所谓"高"是指含油层的“高”。地质结构十分复杂,因而“高”也不是绝对的高,形象地比喻:如果要钻探的圈闭象个反扣着的碗或盆,第一口探井就定在拱起的碗或盆底上;如果这个圈闭象一条竖放着的大鱼,第一口井位就定在其脊背的高处;如果圈闭象一块倾斜的板(克拉玛依),探井就定在它的上方。也有极少的例外,比如一般人的头发都在头顶上最密,但秃顶者却在头部的周围才有头发,如果一定要在头顶去剪发,只会徒劳无益,新疆准噶尔盆地就有这样的实例,五十年代在其最高处打成了一口探井,一无所获,到了八十年代又在四周较低处打井,却出了油,用“秃顶”周围的头发来比喻,确有相似之处。也有确实在“盆底”找到油的,犹如炒菜的锅里放点油,它不可能停在锅沿上,这是因为这里的地层里几乎没有水,石油不占密度差的优势浮起来,只好“沉底”了,这种实例很少,所以“高处找油”仍然是首先应当遵循的准则。
当一个地质圈闭经钻探后,有一口井获得了有工业开采价值的油气流,这就算是找到了一个油田。但是,还必须进一步把这个油田的具体范围和出油能力搞清楚。因此,在钻探过程中发现油气之后,就应立即查清油层的层数、深度、厚度,并要搞清油层的岩性和其他物理性质,还要对油层进行油气生产能力的测试和原油性质的分析。然后再进行扩大钻探,进一步探明圈闭含油气情况,算出地下的油气储藏量有多少。这样,对单独个油田来说,它的初步勘探工作就算结束了。
最后这里还需加以说明的是,在实际寻找油田的工作中,这个步骤不可能绝然分开进行,而总是相互联系、交错进行的。找有利生油凹陷的过程中,往往也同时就找到了地质圈闭;在找地质圈闭过程中,也会发现新的沉积地层或新的生油凹陷;在钻探圈闭时,也会发现新的生油层和储集层,以致给人们增加许多新的认识。总的来说,寻找油田的过程,一方面是人们对地下情况不断积累资料、深化认识的过程,一方面又是找油技术不断进步的过程。
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石油产品可分为:石油燃料、石油溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类。其中,各种燃料产量最大,约占总产量的90%;各种润滑剂品种最多,产量约占5%。各国都制定了产品标准,以适应生产和使用的需要。石油可以提炼石蜡,做汽油,柴油,机油,在塑料行业使用也很频繁。
可以带动机器,生产产品