РЭНГМ (ИКОННИКОВА) 

1. Химический и фракционный состав нефти

Нефть из различных залежей отличается по химическому составу, поэтому практическое значение их неравнозначно.

Элементный состав нефти характеризуется обязательным наличием пяти химических элементов — углерода, водорода, кислорода, серы и азота; при резком количественном преобладании первых двух — свыше 90%, максимальное содержание остальных трех элементов может в сумме достигать 5-8%.

Всего из нефти выделено и идентифицировано более 500 индивидуальных химических соединений — углеводородных и гетероорганических. Главную часть нефти составляют углеводороды различные по своему составу, строению и свойствам, которые могут находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии. Углеводородные соединения подразделяют на парафиновые (метановые, или алканы), нафтеновые (полиметиленовые, или цикланы), ароматические (арены) и смешанные.

Строение молекул определяет их химические и физические свойства.

В зависимости от количества атомов углерода в молекуле, углеводороды могут принимать одно из трех агрегатных состояний. Например, если в молекуле от одного до четырех атомов углерода (СН₄ — С₄Н₁₀), то углеводород представляют собой газ, от 5 до 16 (С₅Н₁₆ — С₁₆Н₃₄) — это жидкие углеводороды, а если больше 16 (С₁₇Н₃₆ и т.д.) — твердые.

Важнейшим показателем качества нефти является фракционный состав.

Фракционный состав определяется при лабораторной перегонке с использованием метода постепенного испарения, в процессе которой при постепенно повышающейся температуре из нефти отгоняют части — фракции, отличающиеся друг от друга пределами выкипания. Каждая из фракций характеризуется температурами начала и конца кипения.

В зависимости от дальнейшего направления переработки нефти, получают следующие фракции:

Топливо

350-500°С — вакуумный газойль (дистиллят);

> 500°С — вакуумный остаток (гудрон).

Масла

300-400°С (350-420оС) — легкая масленная фракция (трансформаторный дистиллят);

400-450°С (420-490оС) — средняя масленная фракция (машинный дистиллят);

450-490°С — тяжелая масленная фракция (цилиндровый дистиллят);

> 490°С — гудрон.

Мазут и полученные из него фракции — темные дистилляты. Таким образом, фракционирование — это разделение сложной смеси компонентов на более простые смеси или отдельные составляющие.

 

1 Физические свойства нефти.

Плотность

Единица плотности в СИ — кг/м3. На практике пользуются относительной плотностью, которая представляет собой отношение плотности нефти при температуре 20 С к плотности воды при 4 С. Относительная плотность нефти чаще всего колеблется в пределах 0,82 — 0, 92. Как исключение, встречается нефть плотностью меньше 0,77 (дистилляты естественного фракционирования нефти), а также тяжелые, густые асфальтоподобные нефти, плотность которых превышает 1 (остатки естественного фракционирования). Различия в плотности нефти связаны с количественными соотношениями углеводородов отдельных классов. Нефть с преобладанием метановых углеводородов легче нефти, обогащенной ароматическими углеводородами. Плотность смолистых веществ нефти выше 1, поэтому чем больше их в составе нефти, тем выше ее плотность.

Плотность нефти зависит от соотношения количеств легкокипящих и тяжелых фракций. Как правило, в легкой нефти преобладают легкокипящие компоненты (бензин, керосин), а в тяжелых — тяжелые (масла, смолы), поэтому плотность нефти дает приближенное представление о ее составе.

В пластовых условиях плотность нефти меньше, чем на земной поверхности, так как в пластовых условиях нефть содержит растворенные газы.

Плотность используется при расчете массы продукта, занимающего данный объем, и, наоборот, объема продукта, имеющего определенную массу. Вследствие этого, данный показатель имеет особое значение при проведении операций купли-продажи для определения количества продукта на всем пути следования нефти и нефтепродуктов от места добычи до места переработки и от места переработки до потребителей.

Температура застывания и плавления

Температура застывания и плавления различных видов нефти неодинакова. Обычно нефти в природе в жидком состоянии , однако некоторые из них загустевают при незначительном охлаждении. Температура застывания нефти зависит от ее состава. Чем больше в ней твердых парафинов, тем выше температура ее застывания. Смолистые вещества оказывают противоположное влияние — с повышением их содержания температура застывания понижается.

Вязкость

Вязкость является важнейшей свойством, характеризующим эксплуатационные свойства котельных, дизельных топлив и других нефтепродуктов.

Вязкостью определяются масштабы перемещения нефти и газа в природных условиях, ее необходимо учитывать в расчетах, связанных с добычей этих полезных ископаемых.

Особенно важна эта характеристика для определения качества масленых фракций, получаемых при переработке нефти и качества стандартных смазочных масел.

По значению вязкости судят о возможности распыления и перекачивания нефтепродуктов при транспортировке нефти по трубопроводам, топлив в двигателях и т.д.

Среди различных групп углеводородов наименьшую вязкость имеют парафиновые, а наибольшую — нафтеновые углеводороды. Чем больше вязкость нефтяных фракций, тем больше температура их вскипания.

Различают динамическую (абсолютную), кинематическую и относительную вязкость нефти.

Динамическая вязкость выражается величиной сопротивления в Па к взаимному перемещению двух слоев жидкости с поверхностью 1 м2, при относительной скорости перемещения 1 м/с под действием приложенной силы в 1Н. По динамической вязкости расчетным путем определяют значения рациональных дебитов скважин.

Кинематическая вязкость представляет собой отношение динамической вязкости к ее плотности при той же температуре. Единица кинематической вязкости в СИ — м2/с. Данные о кинематической вязкости используются в технологических расчетах.

Относительная вязкость выражается отношением абсолютной вязкости нефти к вязкости воды.  

2 Нефть и классификация нефти (по плотности, вязкости

Под плотностью пластовой нефти понимается масса нефти, извлеченной из недр с сохранением пластовых условий, в единице объема. Она обычно в 1,2-1,8 раза меньше плотности дегазированной нефти, что объясняется увеличением ее объема в пластовых условиях за счет растворенного газа. Известны нефти, плотность которых в пласте составляет всего 0,3-0,4 г/см³. Ее значения в пластовых условиях могут достигать 1,0 г/см³.

По плотности пластовые нефти делятся на:

особо легкая	до 830
легкая	830,1 - 850
средняя	850,1 - 870
тяжелая	870,1 - 895
битуминозная	более 895

Легкие нефти характеризуются высоким газосодержанием, тяжелые низким.

Вязкость пластовой нефти _н, определяющая степень ее подвижности в пластовых условиях, также существенно меньше вязкости ее в поверхностных условиях.

с.Это обусловлено повышенными газосодержанием и пластовой температурой. Давление оказывает небольшое влияние на изменение вязкости нефти в области выше давления насыщения. В пластовых условиях вязкость нефти может быть в десятки раз меньше вязкости дегазированной нефти. Вязкость зависит также от плотности нефти: легкие нефти менее вязкие, чем тяжелые. Вязкость нефти измеряется в мПа

 

 

 

По величине вязкости различают нефти

с незначительной вязкостью	до 5
маловязкая	5 - 10
с повышенной вязкостью	10 - 30
высоковязкая	более 30

 

Вязкость нефти очень важный параметр, от которого существенно зависят эффективность процесса разработки и конечный коэффициент извлечения нефти. Соотношение вязкостей нефти и воды показатель, характеризующий темпы обводнения скважин. Чем выше это соотношение, тем хуже условия извлечения нефти из залежи с применением различных видов заводнения