Виды углеводородных полезных ископаемых. Химический состав углеводородов.
Углеводороды — органические соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода. Углеводороды считаются базовыми соединениями органической химии, все остальные органические соединения рассматривают как их производные.
Углеводороды, как правило, не смешиваются с водой, поскольку атомы углерода и водорода имеют близкую электроотрицательность, и связи в углеводородах малополярны. Для предельных углеводородов характерны химические реакции замещения, а для непредельных — присоединения.
Таблица 2. Подразделение углеводородов.
Углеводороды |
|
Алканы |
Метан • Этан • Пропан • Бутан • Пентан • Гексан • Гептан • Октан • Нонан • Декан • Ундекан • Додекан • Тридекан • Тетрадекан • Гексадекан • Эйкозан |
Алкены |
Этилен • Пропен • Бутен • Пентен • Гексен • Гептен • Октен |
Алкины |
Ацетилен • Пропин • Бутин |
Диены |
Пропадиен • Бутадиен • Изопрен |
Другие насыщенные УВ |
Винилацетилен • Диацетилен |
Циклоалканы |
Циклопропан • Циклобутан • Циклопентан • Циклогексан • Декалин • Индан |
Ароматические |
Бензол • Толуол • Диметилбензолы • Этилбензол • Пропилбензол • Кумол • Стирол • Фенилацетилен • Индан • Циклобутадиен • Дифенил • Дифенилметан • Трифенилметан • Тетрафенилметан |
Полициклические |
Нафталин • Антрацен • Пентацен • Фенантрен • Пирен • Бензпирен • Азулен • Хризен |
Природными источниками углеводородов являются горючие полезные ископаемые. Такие, как нефть, газ, уголь, торф, газовые гидраты их компоненты, смеси и другие. Существует несколько теорий происхождения природных углеводородов, но наиболее распространённая на сей день одна. По некоторым подсчётам залежи сырой нефти и газа возникли 100-200 миллионов лет назад из микроскопических морских растений и животных, которые оказались включенными в осадочные породы, образовавшиеся на дне моря, В отличие от этого уголь и торф начали образовываться 340 миллионов лет назад из растений, произраставших на суше.
Природный газ главным образом состоит из метана. Метан (CH4) – простейший углеводород, это связанно с тем, что углерод имеет 4 валентных электрона, а водород – один.
Таблица 3. Химический состав природного газа.
Компоненты |
Формула |
Содержание, % |
Метан |
СН4 |
88-95 |
Этан |
С2Н6 |
3-8 |
Пропан |
С3Н8 |
0,7-2,0 |
Бутан |
С4Н10 |
0,2-0,7 |
Пентан |
С5Н12 |
0,03-0,5 |
Диоксид углерода |
СО2 |
0,6-2,0 |
Азот |
N2 |
0,3-3,0 |
Гелий |
Не |
0,01-0,5 |
Оценка запасов нефти и газа.
Существует определённое множество теорий и прогнозов о запасах, времени освоения, видах сырья и методах переработки углеводородных полезных ископаемых.
Широкое распространение имеет теория геолога-геофизика Мэриена Кинга Хабберта. Он широко использовал математические возможности и биологические данные статистики для определения «пика» углеводородных полезных ископаемых.
Данные по Хабберту:
Попутные полезные ископаемые.
Комплексное и рациональное использование природных ресурсов описано в классификации запасов и ресурсов 1983 года. Однако на сей день существует более новая версия классификаций, составленная от 1 ноября 2005 года. Данная классификация 1983 года основывается на комплексном изучении месторождений, в значительной мере определяется вовлечением в промышленное освоение, наряду с основными, попутных ископаемых и компонентов. На нефтяных и газовых месторождениях к основным полезным ископаемым относятся нефть и горючие газы. К попутным полезным ископаемым относятся минеральные комплексы (горные породы, руды, подземные воды, рассолы и т.д.), добыча минеральных комплексов при извлечении основного полезного ископаемого и использование в хозяйстве является экономически целесообразным по ряду причин. К попутным полезным компонентам относятся заключенные в полезных ископаемых минералы, металлы и другие химические элементы и их соединения. Попутные полезные ископаемые при переработке основных могут быть рентабельно извлечены и использованы.
Попутные полезные ископаемые и компоненты можно разделить на три основные группы:
Группа, к которой относятся полезные ископаемые, образующие самостоятельные пласты, залежи или рудные тела в породах, содержащих основное полезное ископаемое. Данная группа применительна к нефтегазовым месторождениям. Это подземные воды, вмещающие в себя большие количества йода, брома, бора, соединений калия, лития, рубидия, стронция и других химических элементов. Также подземные воды, пригодные для теплоэнергетических, бальнеологических и других целей.
К данной группе относятся компоненты, заключённые в основном полезном ископаемом и выделяемые при сепарации в самостоятельные продукты. Для нефтяных залежей это попутный газ, для газоконденсатных это конденсат. Классификация 1983 года отображает попутный газ и конденсат, как основные полезные ископаемые.
В группу входят попутные полезные ископаемые, присутствующие в составе основного, но выделяемые лишь при его переработке.
Для многих месторождений нефти и битумов такими компонентами могут быть сера (SO2 и другие сернистые соединения), титан, ванадий, никель. Свободный и попутный газы могут содержать в себе этан, пропан, бутан, сероводород, гелий, аргон, ртуть, углекислый газ. В больших количествах встречаются этан, пропан, бутан.
При определении запасов месторождения обязательному подсчёту подлежат запасы нефти, газа, конденсата, так же содержащихся в нём компонентов этана, пропана ,бутанов, серы ,гелия, разнообразных металлов. Целесообразность извлечения попутных компонентов определяется технологическими и технико-экономическими подсчётами.
Прогнозные ресурсы оцениваются раздельно по каждому компоненты (нефти ,газу, конденсату), а так же по содержащихся в них попутным компонентам.
Подсчёт, учёт и оценка запасов, перспективных и прогнозных ресурсов проводится при стандартных условиях. Стандартными считаются условия при 0,1мПа, 200С.