10. Элементный и групповой состав нефти.

Элементный состав нефти характеризуется обязательным наличием 5 химических элементов: C, O, S, N, H. Эти же элементы входят в состав органического вещества пород. В элементном составе содержание C -83-87%, H – 12-14%, суммарное содержание всех остальных компонентов невелико и составляет 5-6% и эти проценты в основном приходятся на содержание S – до 3%, O- до 2%, N составляет десятые или сотые доли процента. Это все называется элементным составом нефти.

Групповой углеводородный состав. Для выяснения общей характеристики нефтей наряду с выше изложенным при анализе нефтей определяется суммарное содержание в определенной фракции: нафтеновых, ароматических и других углеводородов. Углеводороды подразделяются на 2 большие группы, в молекулах которых атомы углерода образуют открытые или линейные, или разветвленные цепи, и углеводороды в молекулах, которых атомы углерода образуют кольца.

Углеводороды в молекулах, которых атомы углерода соединены простыми связями называются метановыми углеводородами (алканы, алифатические, парафиновые, насыщенные или предельные углеводороды). Все они имеют общую формулу С_nH_2n+2. Они образуют гомологический ряд, в котором каждый следующий углеводород имеет на 1 атом углерода и 2 атома водорода больше, чем предыдущий. Углеводороды, обладающие линейными связями, называются нормальными, а разветвленные – изоалканы.

Начиная с бутана (С₄Н₁₀) углеводороды могут иметь нормативное строение и изостроение (разветвленная цепочка). При обычных условиях метановые углеводороды нормального строения находятся в разных физических состояниях, от метана до бутана – газы, начиная с нормального пентана (n С₅Н₁₂) и до нормального пентадекана (n С₁₅Н₃₂) - жидкости и начиная с нормального гексадекана (n С₁₅Н₃₄) - твердые.

Алканы находятся практически во всех нефтях и если их концентрация превышает 50%, то такие нефти называются метановыми. Особое место в геохимических исследованиях занимают так называемые коэффициенты нечетности, которые используются как коррелятивный признак нефтей, но и как «показатель зрелости», а также состава исходного органического вещества: С₁₅ – С₂₃ с преобладанием нечетных членов характерно для нефтей генерированных органическим веществом, в составе которого большая часть принадлежала низшим организмам (бактериям и водорослям). Высокое содержание алканов нормального строения от С23 и С31 и так же преобладание в них нечетных членов наблюдается в нефтях генерированных органических веществ, в составе которых участвуют липиды высших наземных растений. Углеводороды в молекулах которых атомы образуют замкнутые цепи, состоящие из 3 и более атомов углерода называются алициклическими или карбоциклическими. Насыщенные циклические углеводороды имеют много названий. Их общая формула С_nH_2n.

Молекулы циклоалканов содержат на 2 атома водорода меньше, чем соответствующие им алканы и название образуется путем добавления приставки цикло.

• Бутан (C₄H₁₀)

• Циклобутан (С₄Н₈)

• Пентан (С₅Н₁₂)

• Циклопентан (С₅Н₁₀)

В нефтях цикланы представлены в основном углеводородами, которые содержат в основном 5-6 цикланов, называются нафтеновыми углеводородами. Содержание в нефтях колеблется от 25 до 70%. По своим физическим свойствам занимают промежуточное положение между метановыми и ароматическими углеводородами. Ароматические углеводороды ненасыщенные циклически, еще их называют арены. Эти арены содержат в молекуле особую циклическую группировку из 6 атомов углерода, которые называются бензолом. Общая формула С_nH_2n-6 (показывает то, что они являются ненасыщенными). Ряд называется бензойным. Общее содержание аренов в нефтях 10-20%, но иногда доходит до 35% и такие нефти называются ароматического типа. Наибольшая концентрация ароматических углеводородов установлено в нефтях молодого возраста. Одной из закономерностей состава нефтей является то, что с повышением температуры кипения фракции повышается содержание аренов.

Классификация нефтей по групповому углеводородному составу.

Класс нефтей
метановый	Это нефти, в которых содержание метановых углеводородов в бензиновых фракциях нефти более 50%, а в масляных более 30
Метаново - нафтеновый	Это нефти, в которых содержание метановых и нафтеновых углеводородов близко, а ароматических не более 10%. Низкое содержание смолисто – асфальтеновых соединений
нафтеновый	Содержание нафтеновых углеводородов во всех фракциях 60% и более. Низкое содержание смолисто – асфальтеновых соединений
Нафтено – метаново - ароматический	Содержание метановых, нафтеновых и ароматических углеводородов практически одинаково, но содержание смол и асфальтенов доходит до 10%
Нафтеноароматические	Мало метановых углеводородов, отличающихся только в легких фракциях, в основном преобладают нафтеновые и ароматические углеводороды, содержание смол и асфальтенов – 15%
Ароматические	Характерен для тяжелых нефтей, во всех фракциях преобладают ароматические углеводороды