石油产业经济

石油工业经济主讲：杨嵘课程简介教材：《石油产业经济学》主编：杨嵘出版社：西安交通大学出版社出版时间：2011.02石油？石油公司？石油产业？石油垄断？石油价格？石油峰值？石油产业可持续？……课程性质专业基础课石油工业经济作为产业经济学的一门分支，是一门新的学科，是现代经济学中用来分析现实石油工业经济问题的新兴的应用经济理论，也是为制定国家经济发展战略和以推动经济发展为目标的石油工业政策服务的经济理论。课程内容第1章，石油产业概述（5）第2章，石油产业结构（4）第3章，石油产业组织（4）第4章，石油产业布局（4）第5章，石油产业的政府规制（5）第6章，国际石油经济（6）第7章，石油产业可持续发展（4）教学方法Lectures:课堂讲授Questions:课堂提问Seminar分学习小组研习专题，并做陈述（presentation）和讨论（Discussion）CasesAnalysis:结合案例分析与讨论第一章石油产业概述（5课时）第一章石油产业概述（5课时）◆1.1石油及其产品（2课时）◆1.2石油产业及其特点（1课时）◆1.3石油产业的形成与发展（2课时）1.1石油及其产品1.1.1石油的定义及性质1.1.2原油和天然气的形成1.1.3石油产品1.1.1石油的定义石油(Petroleum)：是古地质年代的有机物质沉积后，经过长期物理、化学变化而成，是深埋于地下岩石中的液态的、以碳氢化合物为主要成分的可燃性矿产。在石油产业中，一般将从地下直接采出来、没有经过加工提炼的液体或半固体石油称为原油(CrudeOil)；而主要以气体形式存在的石油一般称为天然气(NaturalGas)。研究表明，石油的生成至少需要200万年的时间，在现今已发现的油藏中，时间最老的可达到5亿年之久。在地球不断演化的漫长历史过程中，有一些“特殊”时期，如古生代和中生代，大量的植物和动物死亡后，构成其身体的有机物质不断分解，与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积层。由于沉积物不断地堆积加厚，导致温度和压力上升，随着这种过程的不断进行，沉积层变为沉积岩，进而形成沉积盆地，这就为石油的生成提供了基本的地质环境。地质年代表1.1.1原油的成分及性质石油的成分石油的性质石油的成分及性质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。石油的成分及性质一、石油的元素组成主要成分：C、H、O、S、N。C：84~87%，H：11~14%，两者占97~99%；O、S、N总量仅占1~4%；灰分：其它微量元素，如：镍（Ni）、钒（V）、铁（Fe）等构成了石油灰份，其总含量一般只有l％～3％，已发现其它微量元素54种。如墨西哥石油含硫3.6~5.3%。美国加利福尼亚第三系石油氮含量可达1.4~2.2%。原油的成分石油的成分及性质石油的元素组成（重量）石油的成分及性质二、石油的化合物组成目前在原油中已经鉴定出的烃类化合物有200多种，其中主要的烃类为烷烃、环烷烃和芳香烃三类。1、烷烃类（又称脂肪烃类），通式为CnH2n+2C与C以单键相联接，排成直链式，C键全部为H所饱和。无支链者为正烷烃，有支链者为异烷烃。通常密度小于1，难溶于水。常温常压下：1~4个碳原子（C1~C4）的烷烃呈气态；5~16个碳原子正烷烃呈液态；17个以上碳原子的高分子烷烃呈固态。石油的成分及性质异戊间二烯类:在直链上每四个碳原子有一个甲基支链，宛如由若干个异戊间二烯分子加氢缩合而成。(植烷、姥鲛烷和降姥鲛烷、异十六烷及法呢烷)。由于同源的石油，所含异戊间二烯型烷烃的类型和含量均相似，所以它们被用来研究油源对比及运移。石油的成分及性质2、环烷烃分子结构：即分子中含有碳环的饱和烃。组成碳环的碳原子数：三员环、四员环、五员环……。按分子中所含碳环数目：单环烷烃（CnH2n）、双环烷烃（CnH2n-2）、三环烷烃（CnH2n-4）及多环烷烃。物性：如密度，熔点、沸点都比碳原子数相同的烷烃高，但相对密度小于1。石油的成分及性质3、芳香烃，通式为CnH2n-6指具有六个碳原子和六个氢原子组成的物殊碳环—苯环的化合物。结构特点：是分子中含有苯环结构，属不饱和烃。根据其结构，可分为单环、多环和稠环三类。石油的成分及性质单环芳烃，指分子中只含一个苯环的芳烃，包括苯及其同系物：多环芳烃是指分子中含两个或多个独立苯环的芳香烃。稠环芳香烃是指分子中含两个或多个苯环，彼此之间通过共用两个相邻碳原子稠合而成的芳香烃。石油的成分及性质4、含硫化合物（原油的非烃组成）它在石油中的含量变化较大，从万分之几到百分之几。含硫化合物主要有：单质硫S、H2S、硫醇、硫醚等及其同系物近100种。硫是石油中的一种有害杂质，因为它易产生硫化氢、硫化铁、硫醇铁、亚硫酸或硫酸等，对机器、管道、油罐、炼塔等金属设备产生腐蚀。所以含硫量常作为评价石油质量的一项重要指标，通常将含硫量大于2%的石油称为高硫石油，低于0.5%称为低硫石油，介于0.5～2%称含硫石油。我国的石油多为低硫石油。石油的成分及性质5、含氮化合物（原油的非烃组成）一般含量为万分之几至千分之几，我国一般小于千分之五。主要在高分子化合物中，代表性的如卟啉类，易被氧化、吸附作用强（确定运移方向）具有成因意义。6、含氧化合物（原油的非烃组成）一般只有千分之几，个别石油可高达2～3%。酸性：环烷酸、脂肪酸及酚，总称石油酸；中性：醛、酮类。在石油接触的地下水中常含环烷酸盐，可作为找油的标志。石油的成分及性质三、石油的馏分和组分1．馏份组成：利用化合物不同沸点特征加热蒸馏得到不同馏份，如汽油、煤油、柴油、重瓦斯油、润滑油、渣油。石油气汽油煤油柴油重瓦斯油润滑油渣油温度3535~190190~260260~320320~360360~500500馏分轻馏分中馏分重馏分石油的成分及性质2．组份组成：根据石油中化合物的不同组份对有机溶剂和吸附剂所具有的选择性溶解和吸附的特性：（1）油质：烃类组成的浅色粘性物质，是石油的主要组份，可溶解于石油醚而不被硅胶所吸附，成份主要为饱和烃和一部分芳香烃。（2）胶质：粘稠状的液体或半固体，可溶于石油醚、苯、三氯甲烷等有机溶剂，可被硅胶吸附。可分为苯胶质（用苯解吸的产物）和酒精—苯胶质。前者多为芳香烃和一些含有杂原子（氧、硫、氮）的芳香烃化合物，后者主要为含杂原子的非烃化合物。轻质油中胶质含量少于5%，重质油中胶质含量可达20%以上。石油的成分及性质（3）沥青质：不溶于石油醚和酒清，而溶于苯、三氯甲烷的沥青部分。其分子量较大，在电子显微镜下，其宏观结构呈胶状颗粒，其分子结构以稠环芳香烃和烷基侧链组成的复杂结构。黑色脆性的固体粉末。（4）碳质：石油中不溶于有机溶剂的非烃化合物。非烃化合物，在石油中含量少或无。石油的成分及性质四、石油的物理性质1．颜色颜色变化较大，从白色、淡黄色、黄褐色、淡红色、深褐色、黑绿色到黑色。多数为黑色。胶质—沥青质含量越高颜色越深，油质含量高，颜色浅。（1）白色或浅色石油：可能在运移过程中，带色的胶质和沥青质被岩石吸附，剩下浅色油质部分。或由于高温裂解，使高分子烃碳链断裂，变成低分子烃，而形成浅色轻质组分。四川黄瓜山、华北大港。（2）如果石油受到氧化或菌解而形成黑色的沥青质、炭质[如胜利、克拉玛依]。原油的颜色石油的成分及性质2.密度及相对密度密度指单位体积重量；相对密度指标准条件下原油密度与4℃下纯水密度之比值。原油的密度在20℃下，一般介于0.75～1.0之间。通常把相对密度0.9的石油称为重质石油，小于0.9的为轻质石油。大庆、大港、克拉玛依均为轻质油。而胜利（0.90～0.93）、伊朗（1.016）、美国加利福尼亚石油（1.01）、墨西哥（1.06）为重质油。石油的密度与颜色有一定关系，一般淡色石油密度小，反之则大。这取于其化学组成；胶质、沥青质含量高，密度则高；高分子量含量大，密度则高。地下原油密度还跟所处的温度和压力及溶解气量有关。原油的物理性质：密度及相对密度如果原油含轻质成分多，含胶质和沥青质少，密度就小。知道原油和油品的密度，就可以将容积换算成质量，或将质量换算成容积，这对于原油和油品的发送、储存和运输是很方便的。美国常用API度，西欧常用波美度表示石油的相对密度：API度和波美度APl度和波美度与国际通用的密度在数值上相反，APl度和波美度高的原油，实际上属于密度低的轻质原油。类别APl度密度／(g/cm3)类别APl度密度／(g／cm3)轻质原油中质原油3434～200.8550.855～0.934重质原油特重原油20～10100.934～1.001.000表1—1原油密度分类标准美国用API度表示原油的相对密度API度=[141.5/60℉(15.6℃)原油的相对密度]-131.51吨油=？桶油设该种原油的吨桶系数为A，密度为p（t/m3），由于密度=质量/体积1桶石油的质量（t）=0.158987（m3）×p（t/m3）则有：A=1/1桶石油的质量=1/0.158987p≈6.29/p石油吨桶的换算方法升（L）立方米（m3）加仑（美）加仑（英）桶（油）158.9870.1589874234.973110001264.18219.986.29体积单位换算表原油名称大庆胜利辽河华北中原新疆密度／(g／cm3)运动粘度／(mm2／s)(500C)凝点／0C蜡含量／％(m)庚烷沥青质／％(m)残炭／％(m)硫含量／％(m)氮含量／％(m)0.855420.193026.202.90.120.160.900583.362814.6l6.40.80.4l0.9204109179.5O6.80.240.40.883757.13622.80.16.70.3l0.380.846610.323319.703.80.520.170.853818.8127.2-2.60.050.13中国主要油田原油的部分性质石油吨桶的换算举例大庆原油换算系数=6.29/0.8554=7.35胜利原油换算系数=6.29/0.9005=6.991吨油≈7桶油石油的成分及性质3．粘度指流体质点相对移动时所受到的内部阻力。它是对流体流动性能的度量。通常测定的是相对粘度，即液体绝对粘度与同温条件下水绝对粘度之比。稠油分类粘度mPas相对密度(20℃)普通Ⅰ50*～100*0.9000(25API)稠油Ⅱ100*～100000.9200(22API)特稠油10000～500000.9500(17API)超稠油500000.9800(13API)粘度是衡量原油流动能力的一种性质。粘度的变化受化学组成、温度、压力及溶解气量影响。粘度越大，原油越不容易流动。原油的粘度一般随温度的增高而减小，随密度的减小而减小，含烷烃多的原油粘度较小；含胶质、沥青质多的原油粘度较大。不同产地的原油，粘度相差很大。原油的粘度是一个很重要的参数，在油田的开采和集输方面很重要。粘度和密度大的原油称为稠油，粘度越大的原油越不容易输送。石油的粘度在油田的开采和集输方面(特别是稠油)很重要。如克拉玛依采用注蒸气法开采，还有一些油田注氮气开采。石油的成分及性质4．凝固点原油在温度降低到某点时，由于油中溶解的蜡结晶析出，原油粘度增大，失去了流动能力，这时的温度叫凝固点或凝点。由于原油是多种烃的混合物，所以它不是在同一温度下凝固，而是在一个温度范围内凝固。原油的含蜡越多，凝点越高。含蜡较多的原油在20℃就凝固了，含蜡少的原油在-20℃也不凝固。凝固点高的原油容易使井底结蜡，给开采工作造成困难。在开采和集输过程中要研究其凝固点，而采取升温办法解决结蜡现象。5．导电性原油是一种非导体，其电阻率高达109~1016Ω·m。可利用此性质，用电阻率曲线来判断油水层。6．热值每千克可燃矿产燃烧时所产生的热量为热值。石油热值：4186~4605*104J。石油的成分及性质7．溶解性石油易溶于有机溶剂而难溶于水。石油在水中的溶解性：烃类：分子量↑溶解性↓；