7

Нефть. Общие сведения.

• Сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей. УВ – углеводороды.

• УВ - источник для получения моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт);

• УВ - национальное богатство, источник могущества страны, фундамент ее экономики.

П роисхождение нефти. Теории. – Органическая: Органические вещества, образовавшиеся после распада организмов растений и животных, живших на Земле миллионы лет назад, и явились источником ископаемых природных топливных материалов, которые мы сейчас используем.

- Неорганическая: Образования нефти в результате длительного преобразования минералов под воздействием геологических процессов.

Важно понимать, что углеводороды не находятся под землей в виде озер нефти.

Они скапливаются в геологической "ловушке".

Нефть и битум (продукт выветривания нефти) известны с глубокой древности. Долгое время они служили лекарством от многих болезней, а также использовались для религиозных обрядов. Упоминания о битуме встречаются у древнегреческого историка Геродота и древнеримского инженера Витрувия. - Американские индейцы собирали нефть для лекарственных целей. Первопоселенцы Америки обнаружили следы нефти, загрязнявшие источники воды, но научились собирать ее и использовать как горючее для светильников. Нефть знали и славяне, которые называли ее "ропа" или "ропянка". В России Нефть на реке Ухте, возможно, использовало как целебное вещество еще племя чудь. В Москву «горюча вода густа» с реки Ухты впервые была доставлена в конце XVI века.

Первая нефтяная скважина, пробуренная в августе 1859 года Эдвином Дрейком (Edwin Drake) в Пенсильвании, ознаменовала новую эру в истории человечества.

Хотя есть сведения, что первая в мире нефтяная скважина была пробурена на Биби-Эйбате (вблизи Баку) в 1846 г. по предложению инженера горного ведомства Ф.А. Семенова.

Возрастание диапазона способов использования нефти.

И зобретение двигателя внутреннего сгорания привело к тому, что бензиновая фракция нефти стала жизненно важна для работы транспорта.

Расцвет авиации потребовал нового горючего, которое также наилучшим образом смогло быть выработано из нефти.

В 1940-х годах изобретение синтетических материалов (таких как нейлон и полиэтилен), производимых из нефти, привело к развитию индустрии производства пластмасс, для которой нефть и газ стали сырьем.

- Свойства нефти. Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов с содержанием небольшого количества других химических веществ, таких как соединения серы, азота и кислорода. Нефть характеризуется: - Химическим составом (Групповой углеводородный состав нефтепродуктов и примесей в них (сернистые, азотистые, кислородсодержащие соединения).

Физическими свойствами: - Свойства нефти учитывающие физические ее характеристики, такие как фракционный состав, плотность, температуры вспышки, застывания и др.

Фракционным составом: - Характеристика нефти с точки зрения пределов выкипания различных ее фракций и содержания этих фракций в нефти.

Элементный (химический) состав. - Характеризуется обязательным наличием пяти химических элементов - углерода, водорода, кислорода, серы и азота; при резком количественном преобладании первых двух - свыше 90% (углерод 83,5-87 % и водород 11,5-14 %), максимальное содержание остальных трех элементов может в сумме достигать 5-8%.

Фракционный состав. Фракциями называются соединения, испаряющиеся в заданном промежутке температуры.

Пределы выкипания, °С		Фракция
светлые дистилляты
140 (начало кипения)		бензиновая фракция
140-180		лигроиновая фракция (тяжелая нафта)
140-220 (180-240)		керосиновая фракция
180-350 (220-350, 240-350)		дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль, соляровый дистиллят)
тёмные дистилляты (мазут и получаемые из него фракции)
Топливо	350-500	вакуумный газойль (дистиллят)
	выше 500	вакуумный остаток (гудрон)
Масла	300-400 (350-420)	легкая масленная фракция (трансформаторный дистиллят)
	400-450 (420-490)	средняя масленная фракция (машинный дистиллят)
	450-490	тяжелая масленная фракция (цилиндровый дистиллят)
	выше 490	гудрон

Физические свойства. - В СТАНДАРТНЫХ УСЛОВИЯХ. - Плотность, молекулярная масса, вязкость, температура застывания и кипения.

В ПЛАСТОВЫХ УСЛОВИЯХ. - Газосодержание, давление насыщения растворенным газом, объемный коэффициент, вязкость, коэффициент сжимаемости, коэффициент теплового расширения, плотность.

Физические свойства нефтей в пластовых условиях значительно отличаются от свойств дегазированных нефтей. Отличия обусловлены влиянием высоких пластовых давлений, температур и содержанием растворенного газа.

П од плотностью пластовой нефти понимается масса нефти, извлеченной из недр с сохранением пластовых условий, в единице объема. Она обычно в 1,2-1,8 раза меньше плотности дегазированной нефти, что объясняется увеличением ее объема в пластовых условиях за счет растворенного газа. Известны нефти, плотность которых в пласте составляет всего 0,3-0.4 г/см3. Ее значения в пластовых условиях могут достигать 1.0 г/см3.

По плотности пластовые нефти делятся на:

• легкие с плотностью менее 0.850 г/см3;

• тяжелые с плотностью более 0,850 г/.

Легкие нефти характеризуются высоким газосодержанием, тяжелые - низким

Вязкость пластовой нефти mн, определяющая степень ее подвижности в пластовых условиях, также существенно меньше вязкости ее в поверхностных условиях. Это обусловлено повышенными газосодержанием и пластовой температурой.

Давление оказывает небольшое влияние на изменение вязкости нефти в области выше давления насыщения. В пластовых условиях вязкость нефти может быть в десятки раз меньше вязкости дегазированной нефти.

Вязкость зависит также от плотности нефти: легкие нефти менее вязкие, чем тяжелые. Вязкость нефти измеряется в мПа×с

По вязкости нефти делятся на:

незначительной вязкостью - mн < 1 мПа × с;

маловязкие - 1<mн£5 мПа × с;

с повышенной вязкостью - 5<mн £25 мПа× с;

высоковязкие - mн > 25 мПа× с.

Газосодержание (газонасыщенность) пластовой нефти - это объем газа растворенного в 1м3 объема пластовой нефти: G=Vг/Vпл.н. (м3/м3 )

Газосодержание пластовых нефтей может достигать 300-500 м3/м3 и более, обычное его значение для большинства нефтей 30-100 м3/м3. Вместе с тем известно большое число нефтей с газосодержанием не выше 8-10 м3/м3.

Давлением насыщения пластовой нефти называется давление, при котором газ начинает выделяться из нее. Давление насыщения зависит от соотношения объемов нефти и газа в залежи, от их состава, от пластовой температуры.

Коэффициент сжимаемости (или объемной упругости) характеризует относительное приращение объема нефти при изменении давления на единицу.

Объемный коэффициент пластовой нефти показывает, какой объем занимает в пластовых условиях 1м3 дегазированной нефти.

Усадка нефти - уменьшение объема пластовой нефти при извлечении ее на поверхность.

Коэффициент теплового расширения показывает, на какую часть первоначального объема изменяется объем нефти при изменении температуры на 1 °С.

Оптические свойства нефти зависят от содержания в ней окрашенных веществ (смол, асфальтенов).

Нефть может содержать: - Воду (Нефть добывается из скважин не в чистом виде, а виде смеси с пластовой водой и попутным газом.) - Механические примеси: - (Механические примеси нефти состоят из взвешенных в ней частиц твердых пород.). - Серу: - (Сера и ее соединения являются постоянными составляющими частями сырой нефти.) - Парафин: - (При добыче парафинсодержащей нефти, на стенках труб, а также на деталях оборудования часто откладывается парафин).

- Свойства газа. - Природные углеводородные газы представляют собой смесь предельных углеводородов (УВ). Состояние: - В пластовых (природных) условиях находится в газообразной фазе (состоянии) в виде отдельных скоплений либо в растворенном в нефти или воде состоянии. - В нормальных (стандартных) условиях находится только в газообразном состоянии.

Газ характеризуется: - химическим составом. Основным компонентом является метан СН4. - Наряду с метаном в состав природных газов входят более тяжелые УВ, а также не углеводородные компоненты: - азот N, - углекислый газ СО2, - сероводород H2S, - гелий Не, - аргон Аr.

Физическими свойствами. – Плотность. Объёмный коэффициент. Вязкость. Растворимость. Влагосодержание. И др. Плотность газа (ρг) – масса 1м3 газа при температуре 00С и давлении 0,1МПа. (кг/м3).- На практике пользуются относительной плотностью газа (по отношению к воздуху), под которой понимают отношение массы единицы объема газа к массе единицы объема воздуха при одинаковых температуре и давлении.

Плотность нефтяных газов колеблется от 0,554 для метана до 3,459 для гептана и выше.

Объёмный коэффициент газа используется при пересчёте объёма газа в нормальных условиях на пластовые условия и наоборот (например, при подсчёте запасов).

Вязкость или внутреннее трение - сопротивление перемещению частиц под влиянием приложенной силы. Вязкость газов очень мала и не превышает 1*10-5Па, с повышением давления она увеличивается. Различают вязкость динамическую и кинематическую. При высоком давлении газ способен растворяться в нефти. - Давление, при котором из жидкости начинает выделяться газ, называется давлением насыщения. Газовый фактор – количество газа, добываемого на 1 тонну нефти (м3/т). Влагосодержание природных газов связано с тем, что природные газы и газоконденсатные смеси контактируют с пластовыми водами различных форм и вследствие чего содержат определенное количество паров воды.