Геология нефти и газа лекции

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

33 слайд

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

35. УВ НЕФТЯНОГО РЯДА. Нефть. Химический состав нефтей Нефть представляет собой природную, обычно сложную, смесь углеводородных веществ – жидких, газообразных и твердых (от 97 до 99

%), кислорода, азота, серы и фосфора. Содержание углерода в нефтях различных месторождений составляет 84–87 %, а водорода 12–14 %, серы, кислорода и азота содержится 1–2 % и лишь в редких случаях до 3–5 % (в основном за счет серы).

Всю углеводородную часть в нефтях составляют три основные группы углеводородов: алифатические, нафтеновые и ароматические.

Алифатические углеводороды – алканы (СnН2n+2) характеризуются наибольшим содержанием водорода. Углеводороды этой группы (метан – CH4, пентан – C5H12, гексан - C6H14, гептан - C7H16) относятся к насыщенным, или предельным. Этот ряд углеводородов называется жирным, или парафиновым. Алифатические углеводороды не способны к реакции непосредственного соединения и не окисляются на воздухе, так как все единицы сродства углерода замещены водородом. Все нефтепродукты, полученные из нефтей, в которых преобладают углеводороды парафинового ряда, отличаются высоким качеством и химической устойчивостью.

Углеводороды от CH4 до – C4H10 при нормальных условиях (760 мм рт. ст. и 0° С) – газы; от C5H12 до C16H34 – жидкости; от C16H34 до C35H72

– твердые тела (парафины).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

36. Углеводороды нафтеновой группы – циклопарафины (СnН2n) в

больших количествах встречаются в нефтях (от 25 до 79 %). Их структурная формула имеет вид замкнутой цепочки.

Нафтены, так же как и углеводороды парафинового ряда, химически устойчивы, поскольку все единицы сродства углеводорода замещены.

Углеводороды ароматической группы – арены (СnН2n-p) наиболее бедны водородом. Начиная с бензола (С6Н8) группа включает весь бензольный ряд – толуол, ксилол и др. Ароматические циклические углеводороды с шестью атомами углерода в кольце не насыщены по структуре, но приближаются к насыщенным углеводородам по своему отношению к реакциям присоединения.

Неуглеродные соединения (асфальтены, смолы, кислород) содержат-

ся в основном в асфальто-смолистой части нефти, которая представляет собой темноокрашенное вещество, обладающее преимущественно циклической структурой и изменяющееся по консистенции от вязкого и легкоплавкого до твердого, хрупкого и не плавящегося без разложения. Наиболее высокомолекулярную часть асфальто-смолистых веществ, которая не растворяется в бензине, составляют асфальтены. Остальную часть занимают смолы. Причем количество последних обычно в несколько раз превышает количество асфальтенов.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

37. При этом обязательной составной частью асфальто-смолистых веществ является кислород, содержание которого достигает здесь 93 % от общего количества его в нефтях. Кислород в нефти присутствует еще в составе нафтеновых кислот, фенолов и воскообразных соединений. Ср. содерж. в нефти нафтеновых кислот 0,5 %, фенолов 0,05 %. Азот содержится в нефтях как в чистом виде (в газовой фазе), так и в виде различных соединений с водородом (аммиак) и углеродом (пиридины, гипропиридины и др.). Особое значение среди азотистых соединений имеют порфирины, хотя содержание их в нефтях составляет всего лишь сотые и тысячные доли процента. Порфирины представляют собой сложные соединения, производные от хлорофилла растительного происхождения и гемоглобина животного происхождения. Наличие их в нефтях указывает на органическое происхождение нефти и на то, что нефти образовались при температуре ниже 200–250° С, при которой порфирины разлагаются.

Сера является постоянным компонентом в составе нефти. Она присутствует как в свободном виде, так и в виде различных соединений. Содержание серы колеблется в широких пределах – от 0,1 до 5 % и более. Зольную часть безводных нефтей составляют в основном окислы железа, ванадия и никеля. В нефтях, добываемых с водой, основным компонентом зольной части являются соли натрия.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

38. Биомолекулы или их части, содержащиеся в нефти, получили название хемофоссилий – реликтовых биологических меток или биологически маркирующих соединений с унаследованной структурой

– биомаркеров. Хемофоссилии включают две группы соединений: неуглеводородные и углеводородные.

Неуглеводородные соединения представлены порфиринами и металлопорфиринами (с V, Ni) – тетрациклическими азотсодержащими органическими соединениями.

Углеводородные соединения включают нормальные и изопреноидные алканы, циклические изопреноиды – стераны и тритерпаны (гопаны). Они тесно связаны с исходными биомолекулами. Наличие в нефтях соединений с унаследованной от органического вещества структурой позволяет определять генезис нефти и свидетельствует о ее органическом происхождении.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

39. Физические свойства нефтей

Без знания физических свойств нефти нельзя правильно представить процессы миграции нефти и образования нефтяных месторождений. Измерение физических параметров нефтей (плотность, вязкость) поз-воляет определить их товарные качества. В геологии из физических параметров наибольшее значение имеют плотность, вязкость, оптиче-ская активность, люминесценция и некоторые другие. Многие вопро-сы геологической истории решаются с привлечением данных об изме-нении физических параметров нефтей с глубиной по разрезу место-скоплений и по площади нефтегазоносных районов.

Плотность нефти определяется ее массой в единице объема. Единица плотности в СИ – кг/м3. Плотность смолистых веществ нефти выше 1, поэтому, чем больше их в нефти, тем выше ее плотность. Плотность нефти зависит от соотношения количеств легкокипящих и тяжелых фракций. Как правило, в легких нефтях преобладают легкокипящие (бензин, керосин), а в тяжелых – тяжелые компоненты (масла, смолы), поэтому плотность нефти дает первое приближенное представление о ее составе. В пластовых условиях плотность нефтей меньше, чем на земной поверхности, так как в пластовых условиях нефти содержат растворенные газы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

40. Температура кипения углеводородов зависит от их строения. Чем больше атомов углерода входит в состав молекулы, тем выше температура кипения. У нафтеновых и ароматических углеводородов, у которых атомы углерода соединены в циклы (кольца), температура кипения выше, чем у метановых при одинаковом количестве атомов углерода. Природная нефть содержит компоненты, выкипающие в широком интервале температур – от 30 до 600 °С. Из нефтей путем разгонки получают большое количество товарной продукции. На первой стадии перегонки (при атмосферном давлении) получают дистиллятные фракции, выкипающие при температуре до 350 °С (бензиновый дистиллят – до 180 °С, керосиновый – до 150-200 °С, дизельный – до 250–350 °С), и остаток – мазут, выкипающий при температуре выше 350 °С. Мазут поступает на вторую стадию перегонки (в вакууме), из него получают масляные дистилляты (соляровый, веретенный, машинный, цилиндровый).