Физико-химические характеристики и структура нефтяных ув

Физические свойства нефти

Нефть содержит большое количество органических веществ с разными температурами кипения, поэтому указывают не Т_кип нефти, а Т_{нач.кип} 28-30ºС (температура кипения самого легкого УВ). Т_кр нефтей, в зависимости от плотности, составляет от -60ºС до 30ºС и определяется содержанием в нефти парафина (чем его больше, тем меньше Т_кр).

Вязкость нефтей в зависимости от сорта меняется в широких пределах: 1,98-266 мм²/с.

Плотность нефти меняется в диапазоне от 0,78 до 0,85 г/см³.

Удельная теплоемкость: 1,7-2,1 кДж/кгК.

Удельная теплота сгорания: 43,7-46,2 МДж/кг.

Нефть - легковоспламеняющаяся темно-коричневая или светлая жидкость с запахом, вспыхивающая при температуре 35-121ºС.

Классификация нефтей по плотности:

1. Легкая: <0,85 г/см³;

2. Средняя: 0,851-0,879 г/см³;

3. Тяжелая: >0,878 г/см³;

Химические свойства нефти

Нефть и нефтепродукты представляют собой сложную жидкую смесь быстрокипящих УВ и органических соединений, содержащих кислород, серу и азот. Определение индивидуального состава нефти практически невозможно, поэтому нефти классифицируют по содержанию УВ: парафиновые, нафтеновые и нефти ароматического ряда.

Классификация сырых нефтей

1. По относительной плотности

Плотность сырой нефти определяется содержанием в ней тяжелых УВ (парафинов и битумов).

Вид	Плотность, г/см3
Легкая	0,8-0,839
Средняя	0,84-0,879
Тяжелая	0,88-0,92
Очень тяжелая	>0,92

2. По фракционному составу

Фракционный состав нефтяной смеси определяется путем её перегонки. Для средних сортов нефти при её перегонке можно получить до:

• 31% бензиновых фракций;

• 10% керосиновых фракций;

• 51% дизельных фракций;

• 20% базового масла;

• 15% мазута и битума;

Фракции нефти

Фракция нефти	Температура кипения, ºС
Мазут и масляные дистилляты	>430
Дизельные фр.	180-400
керосиновые фр.	160-315
Бензиновые фр.	32-205
УВ газы	<32

Условно товарные нефтепродукты делятся на классы:

• Светлые (бензин, керосин, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей);

• Темные (масла и мазуты);

• Пластичные смазки;

• Нефтехимический продукт;

Перегонку нефтей с Т_кип до 370ºС ведут при атмосферном давлении, а для остальных перегонку осуществляют в вакууме.

3. По содержанию отдельных компонентов

Такая классификация осуществляется по содержанию в нефти отдельных УВ, например нефть, содержащая большое количество парафина, называется парафиновой. Чем выше концентрация парафина, тем больше геологический возраст нефти. Его высокое содержание в нефти усложняет процессы добычи и транспортировки. Из-за закупорки скважин парафиновыми отложениями снижается их дебит. Такие отложения удаляют нагреванием, механическим путем, либо с помощью использования химических растворителей.

По содержанию серы нефти классифицируют на 3 класса:

• Малосернистые (до 0,2% от V);

• Сернистые (0,2-3%);

• Высокосернистые (>3%);

Соединения серы, содержащиеся в нефти, активно взаимодействуют с металлами, вызывая их коррозию.

Также во всех видах нефтей растворено некоторое количество попутного газа, который содержит помимо УВ газов азот и углекислый газ.

Химический состав природного газа

В природном газе содержатся: СН₄, С₂Н₆, С₃Н₈, С₄Н₁₀, SO₂, CO₂, He, углистый газ.

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Для определения его утечки в него добавляют одоранты со специфическим запахом.

Физические свойства природного газа

Плотность природного газа в газообразном состоянии 0,68-0,75 кг/м³, в жидком – 400 кг/м³.

Температура самовозгорания 650ºС.

Удельная теплота сгорания 28-46 МДж/м³.

Природный газ переходит в твердое состояние в земной коре соединяясь с пластовой водой при давлении 250 атм. и низких температурах, в таком состоянии он называется газогидратом.

Добыча нефти

В настоящее время способы добычи нефти делятся на несколько классов:

• Нефтяной фонтан;

• Газлифт;

• Откачка нефти центробежным насосом;

• Штанговые насосы;

Нефтегазовое загрязнение морской среды

Общие понятие и определения

В настоящее время экосистема МС определяется двумя главными факторами:

1. «нормативным» загрязнением ОС при эксплуатации объектов морской техники, а также производственной и коммуникабельно-бытовой инфраструктуры в прибрежных районах суши (в пределах установленных государством допустимых норм АВ);

2. мощными спонтанными нарушениями экологического равновесия, обусловленных возникновением аварийных ситуаций на объектах морской техники;

Негативные явления 1-го рода («нормативные» загрязнения) сравнительно невелики и предсказуемы, но носят «хронический», то есть непрерывный характер, а их источники рассредоточены в прибрежных морских районах, это создает фоновое загрязнение. Источники такого загрязнения локальны, однако в последние 10-летия наблюдается слияние очагов загрязнения морской среды в масштабное интегральное загрязнение всего МО. Несмотря на глобальность, природе пока удается справляться с необратимым разрушением природных экосистем за счет естественных механизмов самоочищения и самовосстановления.

Негативное явление 2-го рода - АС всегда локальны, кратковременны, плохо предсказуемы, обладают высокой интенсивностью. Источники могут находиться не только в прибрежных районах, но и далеко в открытом океане. Особенностью является то, что во многих случаях для восстановления равновесия в местах возникновения АС недостаточно естественных процессов самовосстановления и самоочищения, а требуется вмешательство человека (волонтеров).

Быстрое увеличение масштабов добычи НГ на Континентальном Шельфе МО и морских транспортных перевозок сопровождается риском возникновения АС на объектах морской техники. Также АС могут быть спровоцированы как катастрофическими природными явлениями (сейсмотектонические процессы, ледовые нагрузки, тайфуны, подводные оползни, морские волны), так и неразумной техногенной деятельностью человека.

ЭБ подразумевает состояние защищенности жизненно-важных интересов личности, государства, общества и ОС от реальных и потенциальных угроз, создаваемых антропогенным и природным воздействием на О.

Субъекты ЭБ – личность, общество, государство и ОС.

Объекты ЭБ – жизненно-важные интересы субъектов ЭБ, в т.ч. права, материальные и духовные потребности личности, ПР и ПС, как материальная основа государственного и общественного строя.

Формирование стратегии глобальной и национальной ЭБ базируется на понимание того, что человеческое сообщество может жить и развиваться внутри уже существующей биосферы за счет рационального расходования природных ресурсов и регулярного воздействия на ОС. В соответствии с КУР оптимизация негативной нагрузки на ОС должна основываться на принципе соответствия техногенного фактора (уровня и объемов техногенеза) природному фактору (способность биосферы к самоочищению и самовосстановлению).

АС на ОМТ — это экстремальное событие техногенного характера, происшедшее по конструктивным, техногенным причинам, либо из-за случайных природных событий и заключается в повреждении, выходе из строя, разрушении технических устройств и морских сооружений, приведшее к ущербу ОС, имуществу юридических или физических лиц и здоровью населения. По разным оценкам до 80% АС на морском шельфе происходит в результате влияния человеческого фактора, а также тяжелых природных условий эксплуатации технических систем. Уменьшение риска гибели людей, аварийности морских сооружений можно достигнуть путем анализа статистики аварийных происшествий и причин их возникновения. К наиболее типичным АС относятся:

1. Потеря плавучести или остойчивости плавучего техногенного сооружения, вследствие воздействия шторма или нарушения конструктивной целостности корпуса;

2. Посадка на мель/грунт любых технических объектов;

3. Навал (соударение) технического сооружения с судами обеспечения и посторонними судами;

4. Пожар и взрыв;

5. Повреждение технического сооружения (ТС), включая повреждение герметичности корпуса, выходи механизма из строя, т.е. по любой причине, кроме посадки на мель;

6. Неконтролируемые выбросы НГ из скважины;

7. Небольшие утечки НГ через фланцевые уплотнения;

8. Падения вертолетов на платформы;

9. Аварии на маршрутах морских транспортных средств, перевозящих УВ;

10. Аварии на подводных нефтегазопроводах;

11. Аварии при перегрузках УВ сырья на транспортное средство;

12. Аварии в результате природных стихийных бедствий;

13. Аварийное фонтанирование НГ на морской буровой платформе;

Последствиями могут быть:

• Нанесение серьезного урона ОС;

• Гибель ТС;

• Смерть, потеря трудоспособности персонала;

• Снижение доходов производства;

При возникновении АС на МНГК в ОС выделяются энергия и разные вредные для ОС вещества. АС на МНГК приводит к выделению энергии и попаданию вредных веществ в среду, в т.ч.:

• Сырой нефти и ее компонентов;

• ПГ;

• Продуктов разрушения НУВ;

• Промышленных и бытовых сточных вод;

• Нефтепродуктов и химических веществ, используемых для обеспечения функционирования МНГК;

Техногенные воздействия на ОС от компонентов МНГК можно подразделить на несколько разновидностей:

• Непосредственное воздействие физических полей (механических, тепловых, акустических, радиационных, электромагнитных и т.д.);

• Опосредованное воздействие на ОС через изменение ее физических свойств (увеличение мутности и цветности воды, изменение состава и грунта донных осадков, рельефа морского дна, привнесение в МС посторонних объектов, создание искусственных субстратов, т.е. платформ, трубопроводов);

• Непосредственное воздействие опасных химических веществ, содержащихся в выбросах и сбросах от работающего МНГК;

• Опосредованное воздействие на ОС через изменение ее химических свойств (рН, содержание в ней растворенных газов, химический состав МВ);

• Негативное воздействие на представителей морской флоры и фауны, приводящие либо к их гибели, либо к миграции в другие районы МО;