1. 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。
2. 石油（原油）的分类及其物理性质
石油（原油）是一种由碳氢化合物（烃类）及少量氧、硫、氮化合物所组成的混合物，其状态取决于温度、压力和分子间的作用力。根据原油中某些物质的含量，可以对原油进行分类。具体的分类原则是：
1.按胶质-沥青质含量分类
（1）少胶原油——原油中的胶质和沥青含量在8%以下；
图2-4-4 地层水的黏度与温度的关系
（a）纯水；（b）含盐量为60000mg/L的水
（2）胶质原油——原油中的胶质和沥青含量在8%～25%之间；
（3）多胶原油——原油中的胶质和沥青含量在25%以上。
2.按含蜡量分类
（1）少蜡原油——含蜡量在1%以下；
（2）含蜡原油——含蜡量在1%～2%之间；
（3）高含蜡原油——含蜡量在2%以上。
3.按含硫量分类
（1）少硫原油——硫的含量在0.5%以下；
（2）含硫原油——硫的含量在0.5%以上。
胶质-沥青质在原油中形成胶体结构，对原油的流动性有很大的影响。胶质-沥青质含量过高可形成高黏度的原油。原油中的含蜡量影响原油的凝固点。含蜡量越高，其凝固点越高。原油中的硫是一种有害物质，对用钢制成的炼油设备有腐蚀作用。
石油的物理性质主要有溶解气油比、体积系数、压缩系数、黏度。
1.溶解气油比
原油的溶解气油比定义为原油在地面脱出的气量与地面脱气原油的体积之比：
岩石物理学基础
式中：Vg为在地面状态下由原油中脱离出来的气体体积；Vo为地面脱气原油的体积；Rs为在温度和压力保持不变的条件下的溶解气油比，单位是m3/m3。在物理上，溶解气油比表示在地面上单位体积的原油在地下的温度和压力条件下所能溶解的天然气体积。
2.体积系数
体积系数定义为原油在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比：
岩石物理学基础
式中：Vfo为原油在地层中的体积（在某一温度、压力下）；Vso为原油在地面脱气后的体积（20℃，0.1 MPa）。
图2-4-5 某地层中的油在饱和压力下的相对体积系数（体积系数与饱和压力下的体积系数之比）
①直线；②实测数据；③实测数据与直线的离差值
根据实践经验，地下溶解气和热膨胀的影响远远地超过了压力对原油弹性压缩的影响，因此地层油的体积系数一般大于1。这意味着，原油在地面的体积一般小于其在地层内时的体积。原油在地面上由于脱气而使体积变小的现象称为原油的收缩，收缩系数为1/Bo。
地层原油的体积系数除了与溶解气油比有关外，还与温度和压力有关（图2-4-5）。
3.压缩系数
令αo代表地层原油的等温压缩系数，则
岩石物理学基础
地层原油的压缩系数主要取决于原油的溶解气量、温度、压力。如果原油中含有的气体多，则原油的密度下降，压缩系数变大。
4.黏度
原油的黏度主要由原油的化学组成所决定。地面脱气原油的黏度具有很大的变化范围，从零点几到几千万毫帕秒（图2-4-6，图2-4-7）。
3. 原油的物理性质有哪些
石油也称原油或黑色金子，是一种粘稠的、深褐色（有时有点绿色的）液体。地壳上层部分地区有石油储存。它由不同的碳氢化合物混合组成，其主要组成成分是烷烃，此外石油中还含硫、氧、氮、磷、钒等元素。不过不同油田的石油成分和外貌可以有很大差别。石油主要被用来作为燃油和汽油，燃料油和汽油组成目前世界上最重要的一次能源之一。原油中碳元素占83％一87％，氢元素占11％一14％，其它部分则是硫、氮、氧及金属等杂质。
石油的发现
我国是世界上最早发现和应用石油的国家。
900年前宋代着名学者沈括，对我国古代地质学和古生物学知识方面提出了极其卓越的见解。他的见解比西欧学者最初认识到化石是生物遗迹要早四百年。有一次沈括奉命察访河北西路时，发现太行山山崖间有很多螺蚌壳及如鸟卵之石，从而推断这里原来是太古时代的海滨，是由于海滨的介壳和淤泥堆积而形成的，并根据古生物的遗迹正确地推断出海陆的变迁。
1080年（元丰三年），沈括出知延州（今延安）。在任上他发现和考察了鹿延境内石油矿藏与用途。他说：“鹿延境内有石油。旧说高奴 县出脂水，即此也。生于水际，沙石与泉水相杂，恫恫而出。土人以雉尾囊之，乃采入罐中。颇似淳漆，燃之如麻，但烟甚浓，所沾幄幕皆黑。予疑其烟可用，试扫其煤以为墨，黑光如漆，松墨不及也，道大为之，其识文为‘延州石液’者是也。此物后必大行于世，自予始为之。盖石油至多，生于地中无穷，不若松木有时而竭。”从上面记载来看，沈括不仅发现了石油并且也知道了他的用途。虽然他当时所谓用途着重于烟墨制造，但他确预料到“此物后必大行于世”，这一远见为今天所验证。而今天我们所说“石油”二字也是他创始使用的，并写了我国最早的一首石油诗：“二朗山下雪纷纷，旋卓穹庐学塞人化尽素衣冬不老，石油多似沭阳尘。”
人类正式进入石油时代是在1867年。这一年石油在一次能源消费结构中的比例达到40.4％，而煤炭所占比例下降到38.8％。石油需求的增长和石油贸易的扩大起因于石油在工业生产中的大规模使用。一战以前，石油主要被用于照明，主要产油国美国和俄罗斯同时也是主要的消费国。在一战中，石油的战略价值已初步显现出来，由于石油燃烧效能高，轻便，对于军队战斗力的提高具有重大战略意义。20世纪20年代，由于石油成为内燃机的动力，石油需求和贸易迅速扩大。据王亚栋的统计，到1929年石油贸易额已达到11.7亿美元。该时期国际石油货流的流向主要是从美国、委内瑞拉流向西欧。同时，苏联的石油得到迅速恢复和发展。到20世纪30年代末，美、苏成为主要的石油出口国，石油国际贸易开始在全球能源贸易中占据显要位置，推动了能源国际贸易的迅速增长，并动摇了煤炭在国际能源市场中的主体地位。二战期间，石油的地位举足轻重。美国在二战期间成为盟国的主要能源供应者。二战后，美国一度掌握世界原油产量的2/3。从1859 年在宾夕法尼亚打出了第一口油井到二战之后的一段时间，世界能源版图被称之为“墨西哥湾时代”。王亚栋认为，“墨西哥湾时代”的形成发展期同时也是美国的政治、经济和军事实力不断膨胀，最终在西方世界确立其霸权的时期。这一时期几乎与美国国内的石油开发同步。美国在“墨西哥湾时代”对石油的控制，促进巩固了美国在世界政治经济格局中的地位。石油成为美国建立世界霸权道路上的重要助推剂。
4. 石油及油品的主要物理性质有哪些
石油及油品的主要物理性质有哪些
石油的物理性质随其化学组成的不同而有明显的差异。不同性质的石油，对开发、集输、贮存、加工影响较大，因此其经济评价也各不相同。 1）石油的颜色 颜色与原油中含有的胶质、沥青质数量的多少有密切关系。深色原油密度大、粘度高。液性明显的原油多呈淡色，甚至无色；粘性感强的原油，大多色暗，从深棕、墨绿到黑色。我国玉门、大庆等油田的原油多呈黑褐色；新疆克拉玛依油田原油呈茶褐色；青海柴达木盆地的原油多呈淡黄色；四川、塔里木、东海等盆地的一些凝析气田所产凝析油从浅黄色到无色。2） 石油的臭味 是由于原油中所含的不同挥发组分而引起。芳香属组分含量高的原油具有一种醚臭味。含有硫化物较高的原油则散发着强烈刺鼻的臭味。由于含硫化物较高，因此这类原油在加工时，需要增加专门的处理装置而要投入更多的资金。我国主要油田的含硫量较之中东地区原油的含硫量（高于2%）低得多，大庆油田原油含硫量不到1‰，胜利油田原油含硫量也多不超过1%。3） 石油的密度 指在地面标准条件下，脱气原油单位体积的质量。以吨每立方米(t/m3）或克每立方厘米（g/cm3）表示。石油相对密度（以往文献曾以比重表示）是15.5℃或20℃时原油密度与4℃时水的密度的比值。国际上常用API度作为决定油价的标准。API度与相对密度的相关关系式为：API度（15.5℃）=(141.5/相对密度)-131.5，API度大，相对密度小。水的API度为10。密度大小与石油的化学组成、所含杂质数量有关。胶质、沥青质含量高,密度大,颜色深；低分子量烃含量高,密度小。不同地区、不同地层所产原油密度有较大的差别。原油按其密度可分为四类:轻质原油（密度＜0.87g/cm3）,中质原油（≥0.87～0.92g/cm3），重质原油（≥0.92～1.0g/cm3）,超重质原油（≥1.0g/cm3）。我国生产的原油密度变化也较大，大庆（多在0.8601g/cm3）、长庆（0.8437g/cm3)、青海尕斯库勒（0.8388g/cm3）等地区所产原油多属轻质原油;胜利（多数在0.8873g/cm3左右）、辽河（0.8818g/cm3）等地区所产原油多属中质原油;胜利孤岛（0.9472g/cm3）、大港羊三木（0.9492g/cm3）、辽河高升（0.9609g/cm3）、新疆乌尔禾（0.9609g/cm3）等油田所产原油则属重质原油。4） 石油的粘度 指液体质点间移动的摩擦力，以m Pa·s表示。粘度大小决定着石油在地下、在管道中的流动性能。一般与原油的化学组成、温度和压力的变化有密切关系。通常原油中含烷烃多、颜色浅、温度高、气溶量大时，粘度变小。而压力增大粘度也随之变大。地下原油粘度比地面的原油粘度小。 根据粘度大小,将原油划分为常规油（＜100mPa·s）,稠油（≥100～＜10 000mPa·s）,特稠油（≥10 000～50 000mPa·s）和超特稠油或称沥青（ ＞50 000mPa·s）四类。 由于测定绝对粘度较烦杂,在研究中常用恩氏粘度计测定相对粘度。相对粘度指液体的绝对粘度与同温条件下水的绝对粘度比。 我国原油粘度变化范围较大。大庆白垩系原油（50℃）粘度在19～22mPa·s，任丘震旦亚界原油（50℃）为53～84mPa·s,胜利孤岛原油（50℃）为103～6451mPa·s 。5） 石油的荧光反应 石油在紫外光照射下受激发发光，并在照射后所发光立即消失的这种荧光反应特性，普遍被用于野外工作时作为判断岩石中是否含有石油显示的重要标志。按发光颜色的不同以及分布的情况，大体可推测所显示的石油组分及其百分含量。一般油质呈天蓝色，胶质呈黄绿色，沥青质呈棕褐色。6） 石油的旋光性 石油在偏光下，具有把偏光面向右旋转的特性。偏转度一般小于1°。旋光性是有机质所特有的一种性质，而且当加温至300℃时即消失。因此，在研究石油生成时，常以这种旋光性和在石油中发现的素（由动植物色素如叶绿素或血红素变化而成，并在温度超过200℃时被破坏)的存在作为石油有机成因的依据。7） 石油的溶解性 石油不溶于水，但可溶于有机溶剂，如苯、香精、醚、三氯甲烷、硫化碳、四氯化碳等，也能局部溶解于酒精之中。原油又能溶解气体烃和固体烃化物以及脂膏-树脂、硫和碘等。8） 石油的凝固点与含蜡量 凝固点系指原油从流动的液态变为不能流动的固态时的温度。这对不同温度尤其在低温地区考虑贮运条件时是非常重要的指标。根据凝固点高低,石油可分为高凝油（≥40℃）、常规油（≥-10～＜40℃）、低凝油（＜-10℃）三类。我国多数油田所产原油的凝固点，在15～30℃之间。石油含蜡量系指原油中含石蜡的百分数。石蜡在其熔点温度（37～76℃）时溶于石油中，一旦低于熔点温度，原油中就出现石蜡结晶。我国主要油田所产原油的含蜡量较高，大约在20%～30%之间。大庆萨尔图油田含量多在22.6%～24.1%，河南魏岗油田为42%～52%，江汉王场油田为2.8%～11.4%，克拉玛依油田仅7%左右。含蜡量高的原油凝固点也高。9） 石油的燃烧特性 石油和成品油可燃程度随温度而异，表现在闪点、燃点和自燃点的差异。“闪点”指石油在容器内受热，容器口遇火则发生闪火但随之又熄灭时的温度。“燃点”指受热继续升高，遇火不但出现闪火而且引起了燃烧的温度。“自燃点”指原油在受热已达到相当高的温度，即便不接触火种也出现自燃现象的温度。石油是由具不同沸点的烃化合物组成的混合物，与水（沸点为100℃）不同，没有固定的沸点。其闪点随具不同沸点化合物的含量比例不同而各有差异。沸点越高，闪点也高。如石油产品中煤油闪点在40℃以上，柴油在50～65℃之间，重油在80～120℃，润滑油要达到300℃左右。自燃点却相反，沸点高的成品油，自燃点降低，如汽油自燃点为415～530℃，裂化残渣油自燃点约270℃，石油沥青则降至230～240℃。石油作为一种混合物，其闪点在－20～100℃之间，而自燃点则为380～530℃之间。10） 石油的馏分组成 由于石油是由具不同沸点的烃化合物混合而成，因此通过控制不同的温度而可分别获得不同的石油产品