1. Нефть: состав, свойства.

1. Физико-химические свойства нефти, природного газа, углеводородного конденсата и пластовых вод

Нефть - горючая, маслянистая жидкость, преимущественно темного цвета, представляет собой смесь различных углеводородов. В нефти встречаются следующие группы углеводородов: метановые (парафино­вые) с общей формулой С_nН_2n+2; нафтеновые - CnH_2ni; ароматические –СnН2n-6. Преобладают углеводороды метанового ряда (метан СH₄, этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈ и бутан С₄Н₁₀), находящиеся при атмосферном давле­нии и нормальной температуре в газообразном состоянии. Пентан С₅Н₎₂, гексан C₆H₁₄ и гептан C₇Hi₆ неустойчивы, легко переходят из газообраз­ного состояния в жидкое и обратно. Углеводороды от C₈H₁₈ до С₁₇Н₃₆ -жидкие вещества. Углеводороды, содержащие больше 17 атомов углеро­да,- твердые вещества (парафины), В нефти содержится 82-87 % углеро­да, 11-I4 % водорода (по весу), кислород, азот, углекислый газ, сера, в небольших количествах хлор, йод, фосфор, мышьяк и т.п.

Основной показатель товарного качества нефти - ее плотность (р) (отношение массы к объему), по ней судят о ее качестве. Легкие нефти наиболее ценные.

Плотность (объемная масса) - масса единицы объема тела, т.е. от­ношение массы тела в состоянии покоя к его объему. Единица измере­ния плотности в системе СИ выражается в кг/м³. Измеряется плотность ареометром. Ареометр - прибор для определения плотности жидкости по глубине погружения поплавка (трубка с делениями и грузом внизу). На шкале ареометра нанесены деления, показывающие плотность ис­следуемой нефти.

Вязкость - свойство жидкости или газа оказывать сопротивление перемещению одних ее частиц относительно других. Зависит она от силы взаимодействия между молекулами жидкости (газа). Для характе­ристики этих сил используется коэффициент динамической вязкости ( ). За единицу динамической вязкости принят паскаль-секунда (Па- с), т.е. вязкость такой жидкости, в которой на 1 м² поверхности слоя дейст­вует сила, равная одному ньютону, если скорость между слоями на расстоянии 1 см изменяется на 1 см/с. Жидкость с вязкостью 1 Пас отно­сится к числу высоковязких.

Вязкость жидкости характеризуется также коэффициентом кине­матической вязкости, т.е. отношением динамической вязкости к плот­ности жидкости. За единицу в этом случае принят м²/с. На практике иногда пользуются понятием условной вязкости, представляющей собой отношение времени истечения из вискозиметра определенного объема жидкости ко времени истечения такого же объема дистиллированной воды при температуре 20°С.

Цвет нефти варьирует от светло-коричневого до темно-бурого и черного, плотность от 730 до 980-1050 кг/м³ (плотность менее 800 кг/м³ имеют газовые конденсаты). По плотности нефти делятся на 3 группы: на долю легких нефтей (с плотностью до 870 кг/м³) в общемировой до­быче приходится около 60% (в России - 66%); долю средних нефтей (871+970 кг/м³) в России - около 28%, за рубежом - 31%; на долю тяже­лых (свыше 970 кг/м³) - соответственно около 6 и 10%. Вязкость изме­няется в широких пределах (при 50°С 1,2 + 55 10"⁶м^г/с) и зависит от хи­мического и фракционного состава нефти и смолистости (содержания в ней асфальтеново-смолистых веществ).

Другое основное свойство нефти - испаряемость. Нефть теряет лег­кие фракции, поэтому она должна храниться в герметичных сосудах.

В пластовых условиях свойства нефти существенно отличаются от атмосферных условий.

Движение нефти в пласте зависит от пластовых условий: высокие давления, повышенные температуры, наличие растворенного газа в нефти и др. Наиболее характерной чертой пластовой нефти является содержание в ней значительного количества растворенного газа, кото­рый при снижении пластового давления выделяется из нефти (нефть становится более вязкой и уменьшается ее объем).

В пластовых условиях изменяется плотность нефти, она всегда меньше плотности нефти на поверхности.

При увеличении давления нефть сжимается. Для пластовых нефтей коэффициенты сжимаемости нефти Р„ колеблются в пределах 0,4 -14,0 ГПа^-1, коэффициент р_н определяют пересчетом по формулам, более точно получают его путем лабораторного анализа пластовой про­бы нефти.

Важной характеристикой нефти в пластовых условиях является газо­содержание - количество газа, содержащееся в 1 м³ нефти. Для нефтя­ных месторождений России газовый фактор изменяется от 20 до 1000 м³/т.