Нафтеновые углеводороды
Общая формула CnH2n.
Для этих углеводородов характерно циклическое строение. Они состоят из нескольких групп – СН2-, соединённых в замкнутую систему. Для нефтей характерны нафтены, состоящие из пяти или шести групп – СН2-. Это циклопентаны (рис.2) и циклогексаны (рис.3).
Рис. 2. Циклопентан.
Рис. 3. Циклогексан.
Ароматические углеводороды
Общая формула CnH2n-6.
Эти углеводороды имеют циклическое строение, но при этом углеродные атомы связаны друг с другом двойными и простыми связями.
Простейший представитель – бензол (рис.4).
Рис. 4. Бензол.
Групповой состав нефти определяет её химические и физические свойства. Ряд параметров используется при подсчёте запасов нефти и газа и проектировании систем разработки, транспортировки по нефтепроводам и т.д. Закономерности изменения состава и физических свойств нефтей и газов в разрезе и площади ряда месторождений позволяют решить многие вопросы геологического развития территории, например, определить направление миграции углеводородов, дальность миграции.
Классификация нефтей
Существует несколько классификаций нефтей И.П. Чоловского, Н.А.Еременко, В.И. Ермолкина и других авторов. В данном учебно-методическом пособии рассмотрены классификации по А.А. Бакирову.
По содержанию смол нефти классифицируются как:
малосмолистые (с содержанием до 10%);
смолистые (10–20%);
высокосмолистые (20–40%).
По содержанию серы нефти делятся на:
малосернистые (до 0,5%);
сернистые (0,5 – 2%);
высокосернистые (более 2%).
По содержанию парафина нефти делятся на:
беспарафинистые (парафина менее 1%);
слабопарафинистые (1–2%);
парафинистые (более 2%).
Физические свойства нефтей
1. Плотность нефти – это отношение массы к объёму.
Единицы измерения в системе СИ – кг/м3, в системе СГС – г /см3. Изменяется плотность в пределах от 0,70 – 1, 04 г/см3. Обычно плотность нефти меньше 1 и колеблется в пределах 0,82 – 0,92 г/см3.
По плотности нефти классифицируются:
лёгкие (до 0,81 г/см3);
средние (0,81 – 0,87 г/см3);
тяжёлые (0,87 – 0,90 г/см3);
очень тяжёлые (0,90 – 1,04 г/см3).
На практике пользуются относительной плотностью, которая представляет собой отношение плотности нефти при температуре – 200С к плотности воды при температуре 40С.
В пластовых условиях плотность нефти меньше, чем на земной поверхности т.к. в пластовых условиях нефти содержат растворимые газы (в 1 м3 нефти может растворяться до 650 м3 газа).
Плотность нефти зависит от содержания в ней асфальто-смолистых веществ.
2. Вязкость нефти – свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению её частиц при движении.
Параметр вязкости имеет большое значение:
а) для установления характера и масштабов миграции;
б) при разработке залежи и добычи нефти.
Различают вязкость: динамическую, кинематическую и относительную.
Динамическая вязкость – сила сопротивления перемещению слоя жидкости площадью в 1 см2 на 1 см со скоростью 1 см/с.
µ=P/F=S/v,
P - сила, F - поверхность соприкосновения двух слоев, S - расстояние между двумя слоями, v-приращение скорости движения первого слоя относительно второго.
Измеряется в системе СИ - Паскаль на секунду (Па.с) – это сопротивление, оказываемое жидкостью при перемещении относительно друг друга двух слоёв, площадью 1 м2 каждый, находящийся на расстоянии 1 м со скоростью 1 м/с под действием приложенной силы 1 Н.
Измеряется в системе СГС - Пуазах (П, или г/см .с);
Динамическая вязкость воды 1,05 мПа.с (миллипаскаль-секунд), или 1,05 сП (сантипуаз).
По динамической вязкости расчетным путём определяют значения рациональных дебитов скважин.
Кинематическая вязкость – отношение динамической вязкости к плотности жидкости.
γ= µ/ρ,
µ - динамическая вязкость, ρ – плотность жидкости.
В системе СИ измеряется – в м2/с, в системе СГС - в стоксах (Ст=см2/с =10-4 м2/с).
Данные кинематической вязкости используются в технологических расчётах.
Относительная вязкость – вязкость нефти к вязкости воды при одной и той же температуре.
Н= µн/ µв
Приборы для определения вязкости называются вискозиметрами.
Вязкость нефти меняется в широких пределах в основном от 0,1 до 2000 мПа.с бывает и выше (природные битумы).