МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Введение. Нефть и газ относятся к категории важнейших полезных ископаемых, определяющих как энергетический, так и в целом экономический потенциал страны. Большая часть добываемой в мире нефти (80-90%) перерабатывается в различные виды топлива (бензины различных марок, топлива для воздушно-реактивных и дизельных двигателей, речных и морских судов), масла и пластичные смазки, парафины, церезины, мазут, битум, кокс. Не менее важно использование нефти как сырья для органического синтеза.

Целью курса является:

1. Изучение физико-химических основ сущности методов разделения и выделения отдельных групп или индивидуальных соединений из нефтей, фракций и нефтепродуктов и современных методов исследования

2. Научное обоснование применения каждого метода выделения и исследования для решения данной задачи

3. Научная интерпретация результатов, полученных при исследовании или выделении.

Следует различать понятия сырая и товарная нефть. Сырая нефть – это жидкая (в большинстве случаев) природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит растворенный газ, воду, минеральные соли, механические примеси. Товарная нефть (нефть) – нефть, подготовленная к поставке потребителю в соответствии с требованиями действующих нормативных и технических документов, принятых в установленном порядке.

Исследование проб нефтей (сырых ) и конденсатов, получаемых из скважин в новых районах и площадях, на первом этапе ставит своей целью определение общих свойств нефти или конденсата, требуемых, в частности для паспортизации месторождения и подсчета запасов, а также получение основных сведений об их химическом, групповом составе и групповом (индивидуальном) составе углеводородов. Такие исследования, в которых заинтересованы в первую очередь производственные организации, должны проводиться в максимально сокращенные сроки. Исследования проводят по строго стандартизованным и унифицированным методам, включающим строго определенный круг анализов и определений.

Типовая (упрощенная) схема для такого рода исследований предусматривает определение:

1. содержания мехпримесей

2. содержания асфальтенов

3. содержания воды

4. содержания общей серы и азота

5. содержания порфиринов

6. относительной плотности

7. кинематической вязкости при 20 и 50 оС

8. фракционного состава нефти

9. группового состава нефти (масел, смол, асфальтенов)

10. содержания твердых парафинов и их температуры плавления

11. содержания сложных эфиров и определение числа кислотности

12. температура застывания (замерзания)

Существующие методы исследования нефтей и н/продуктов можно разделить на:

1. Общие методы анализа нефтей и нефтепродуктов:

А) методы технического анализа (определение плотности  [ро], вязкости  [тета], Т^оС кипения, плавления и замерзания, показателя преломления n , молекулярной массы)

Б) аналитические методы (определение C, H, N, S,O, содержание H₂0, H₂S, механических примесей, золы, хлористых солей, парафинов)

2. Инструментальные методы исследования нефтей и н/продуктов: (ИК - и электронная

спектроскопия, ЯМР-спектроскопия, масс-спектрометрия и хроматомасс-спектрометрия, потенциометрия, газо-жидкостная ГЖХ и жидкостно-жидкостная хроматографии)

3. Методы выделения и разделения нефтей и н/продуктов:

А) перегонка, ректификация; Б) диффузионные методы; В) клатрато - и комплексообразование; Г) экстракция; Д) хроматографические методы; Е) химическая модификация нефтяных компонентов для разделения и исследования

4. Методы определения группового и структурно- группового состава нефтей,

нефтяных фракций и нефтепродуктов.

Добыча и отбор проб нефтей

Для подъема нефти и сопутствующих ей газов и воды на поверхность скважина имеет герметичную систему подъемных труб, механизмов и арматуры, рассчитанную на работу с давлениями, соизмеримыми с пластовыми. Добыче нефти при помощи буровых скважин предшествовали примитивные способы: сбор ее на поверхности водоемов, обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, посредством колодцев.

Сбор нефти с поверхности водоемов– это, очевидно, первый по времени появления способ добычи, который до нашей эры применялся в Мидии, Вавилонии и Сирии. Сбор нефти в России, с поверхности реки Ухты начат в 1745 г. В 1858 на полуострове Челекен (Каспийское море) нефть собирали в канавах, по которым вода стекала из озера. В канаве делали запруду из досок с проходом воды в нижней части: нефть накапливалась на поверхности.

Разработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, и извлечение из него нефти, впервые описаны итальянским ученымФ. Ариостов 15 веке. Недалеко от Модены в Италии такие нефтесодержащие грунты измельчались и подогревались в котлах. Затем нефть выжимали в мешках при помощи пресса. В 1833 –1845 г.г. нефть добывали из песка на берегу Азовского моря. Песок помещали в ямы с покатым дном и поливали водой. Вымытую из песка нефть собирали с поверхности воды пучками травы.

Добыча нефти из колодцевпроизводилась в Киссии, древней области между Ассирией и Мидией, в 5 веке до нашей эры при помощи коромысла, к которому привязывалось кожаное ведро. Подробное описание колодезной добычи нефти в Баку дал немецкий натуралистЭ. Кемпфер. Глубина колодцев достигала 27 м, их стенки обкладывались камнем или укреплялись деревом.

Добыча нефти посредством скважинначала широко применяться с 60-х годов 19 века. Вначале, наряду с открытыми фонтанами и сбором нефти в вырытые рядом со скважинами земляные амбары, добыча нефти осуществлялась также с помощью цилиндрических ведер с клапаном в днище. Из механизированных способов эксплуатации впервые в 1865 в США была внедренаглубоконасосная эксплуатация,которую в 1874 г применили на нефтепромыслах в Грузии, в 1876 г. в Баку. В 1886 гВ.Г. Шуховпредложилкомпрессорную добычу нефти, которая была испытана в Баку в 1897 г. Более совершенный способ подъема нефти из скважины –газлифт– предложил в 1914 гМ.М. Тихвинский.

Под разработкой нефтяного месторождения понимается осуществление процесса перемещения жидкостей и газов в пластах к эксплуатационным скважинам.

Извлечение нефти из скважин производится либо за счет естественного фонтанирования под действием пластовой энергии, либо путем использования одного из нескольких механизированных способов подъема жидкости. Обычно в начальной стадии разработки действует фонтанная добыча, а по мере ослабления фонтанирования скважину переводят на механизированный способ: газлифтный или эрлифтный, глубинонасосный (с помощью штанговых, гидропоршневых и винтовых насосов).

Нефтяным промыслом называется технологический комплекс, состоящий из скважин, трубопроводов, и установок различного назначения, с помощью которых на месторождении осуществляют извлечение нефти из недр Земли.

На месторождениях, разрабатываемых с помощью искусственного заводнения, сооружают систему водоснабжения с насосными станциями. Воду берут из естественных водоемов с помощью водозаборных сооружений.

В процессе добычи нефти важное место занимает внутрипромысловый транспорт продукции скважин, осуществляемый по трубопроводам. Применяются две системы внутрипромыслового транспорта: напорные и самотечные. При напорных системах достаточно собственного давления на устье скважин. При самотечных движение происходит за счет превышения отметки устья скважины над отметкой группового сборного пункта.

Пробы нефти при отборе следует подразделять на пластовые и поверхностные. Пластовая проба дает представление о свойствах нефти в пластовых условиях и позволяет установить термодинамическую характеристику пласта (Т^оС, Р в пласте, давление насыщения нефти газом.). Пробу в этом случае отбирают специальным глубинным пробоотборником. Почти вся добываемая в мире нефть, извлекается посредством буровых скважин. Поверхностная проба нефти несколько отличается от пластовой. На поверхности пробу нефти отбирают из краника отводной трубы скважины.

Отбор проб нефти при излиянии ее на поверхность производится после предварительных расчистки, углубления или создания искусственной ловушки.