Физико-химические свойства и состав нефтей.

Характеристика объектов и методов исследования геологии и геохимии нефти и газа.

Предмет геол и г/х Н и Г – это прикладная наука, кот. изучает геол процессы, а именно образ-е УВ в з. к., миграцию и аккумуляцию УВ в пласты-коллекторы, образ-е залежей м-ий Н и Г и последующее перераспред-е и разрушение их, зак-ти размещения м-ий по площади и по разрезу.

Н, Г и природные продукты преобраз-я нефтей - сложная система растворенных друг в друге орг. комп-тов, включающих сотни соед-ий. В зав-ти от агрегатного состояния горючие ископаемые подразд-ся на твердые, жидкие и газообразные. Агрегатное состояние определяет способы добычи и использ-я их в качестве источника энергии. Горючие ископаемые также явл-ся ценным сырьем для хим. пром-ти. Главное св-во горючих п.и. – способность гореть, поэтому их элементный состав в общем сходен: главные эл-ты – С, Н и гетероэлементы (О, N, S), соотнош-е кот. определяет вид или тип горючих п.и. и их св-ва.

Цель всех физ., хим., г/хим. методов – это разделить Н, Г, ОВ на составные комп-ты для изучения и идентификации их в отдельности. Для исслед-я горючих п.и. приемы и методы классической химии недостаточны, т.к. в ней изучаются химически индивидуальные в-ва, и не учитывается зав-ть свойств от дисперсной стр-ры. Для горючих п.и. в природе ведущую роль играют такие типовые реакции, кот. м.б. сведены к двум простейшим типам: ассоциации-диссоциации и окислению-восстановлению.

Для изучения горючих п.и. использ-ся большое кол-во аналитических методов. Для Г – применяют хроматографический метод, для Н – спектральный анализ. Наравне с традиционными методами фундамент. наук (физики, химии) примен-ся петрографические, минералогические методы и др. В последние годы в практику исслед-я горючих п.и. внедрились новые методы: электронная микроскопия, ядерно-магнитный резонанс, хромато-масс-спектрометрия.

Основные классификации каустобиолитов. Нефть и газ в ряду каустобиолитов.

Каустобиолиты - горючие ископаемые нефтяного ряда, к кот. относятся нефти и их производные, а также горючие газы. Слово каустобиолит происходит от неск-ких греческих слов: «каустос» – горючий, «литос» – камень, «биос» – жизнь, т.е. горючий камень биогенного происх-я. Автор термина - немецкий ученый Г. Потонье (1908 г.).

Возникли каустобиолиты в рез-те преобраз-ий ОВ, первоисточником кот. являлись остатки живых орг-мов. Общая напр-ть этих преобраз-ий следующая: 1) Преобраз-е ОВ на земн. пов-ти или на дне водоёмов; 2) Накопление отмерших орг-мов; 3) Погружение в недра з.к.; 4) Обогащение ОВ углеродом.

Все горючие п.и. делятся на:

1) Каустобиолиты нефтяного, или битумного ряда (нефти, горючие УВ-ые газы, асфальты, озокериты и др.);

2) Каустобиолиты угольного, или гумусового ряда (сингенетичные поро­ды и минералы, т.е. торфы, угли, антрациты и др.);

3) Липтобиолиты (нек-рые орг. соед-я растит. происх-я, т.е. ископаемые смолы, воски, янтарь и др.).

Основное хим. различие членов нефтяного и угольно­го ряда состоит в соотн-ии углерода и водорода C/H, кот. в нефтях варьирует незначительно – от 5,5 до 11,5, а в горючих ископаемых угольного ряда вариации значительно выше – от 9,4 до 45.

 

Физико-химические свойства и состав нефтей.

Нефть - вязкая жидкость тёмно-коричневого, чаще чёрного цвета, иногда почти бесцветная, жирная на ощупь. Состоит из смеси различных УВ-ых соед-ий. В природе Н очень разнообразны по консистенции – от жидких до густых, смолообразных.

Основные хим. эл-ты, из кот. состоит Н - углерод и водород. Сод-е углерода в нефти (С) – 82-87% и водорода (Н) – 11-14%, гетероэлементы - кислород (О) – 0,2-0,7%, (бывает до 4%), азот(N) – 0,1-0,3%, (бывает до 2%), сера (S) – 0,09- 0,5%, (бывает до 2%), фосфор, ванадий, никель, железо, алюминий и др.

В нефтях присутствуют три основные группы УВ:

1) Метановые УВ. Общая формула C_nH_2n+2. C-C₄ – газообразные УВ; C₅-C₁₆ – жидкие УВ; C₁₇H₃₆ и выше – это твёрдые в-ва.

2) Нафтеновые УВ. Общая формула C_nH_2n. Для них характерно циклическое строение. Состоят из нескольких групп -СН₂-, соединенных в замкнутую систему. Для нефтей характерны нафтены, состоящие из пяти или шести групп -СН₂-. Это циклопентаны и циклогексаны.

3) Ароматические УВ. Общая формула C_nH_2n-6. Имеют циклическое строение, но при этом углеродные атомы связаны друг с другом двойными и простыми связями. Простейший представитель – бензол (С₆Н₆).

Групповой состав Н определяет её хим. и физ. св-ва, от кот. зависит ее способность к миграции и формир-ю залежей. Ряд параметров использ-ся при подсчёте запасов Н и Г и проектировании систем разработки, транспорти­ровки по нефтепроводам и т.д.

Физические свойства нефтей.

1) Плотность нефти – это отношение массы к объёму. Единицы измер-я в системе СИ – кг/м³, в СГС – г /см³. Изменяется от 0,73 – 1,04 г/см³. Обычно плотность нефти меньше 1 и колеблется в пределах 0,82 – 0,92 г/см³. По плотности нефти класс-ся: а) лёгкие (до 0,81 г/см³); б) средние (0,81 – 0,87 г/см³); в) тяжёлые (0,87 – 0,90 г/см³); г) очень тяжёлые (0,90 – 1,04 г/см³).

На практике пользуются относительной плотностью, кот. представляет собой отн-е плотности нефти при t-ре 20⁰С к плотности воды при t-ре 4⁰С. В пластовых условиях плотность нефти меньше, чем на земной пов-ти, т.к. в пластовых условиях нефти содержат растворимые газы (в 1 м³ нефти может растворяться до 650 м³ газа). Плотность нефти зав. от сод-я в ней асфальто-смолистых в-в (чем тяжелее Н, тем больше в ней асф-смолистых в-в).

2) Вязкость нефти – св-во жидкости оказывать сопротивление перемещению её частиц при движении.

Параметр вязкости имеет большое значение: а) для установления хар-ра и масштабов миграции; б) при разработке залежи и добыче Н. Различают вязкость: динамическую, кинематическую и относительную. Прибор – вязкозиметр. Изм-ся в пределах от 0,1 до 80 мПа*с.

Выводы: 1. Чем тяжелее нефть, тем она менее подвижная. 2. Вязкость нефти растет с увеличением в ней асф-смолистых в-в. 3. С повышением t-ры вязкость уменьшается. 4. С повышением Р вязкость увеличивается. 5. Группа нафтеновых УВ хар-ся большей вязкостью, чем группы ароматических и метановых. Рассмотренные св-ва (плотность и вязкость) опред-ся лабораторным путём по поверхностным пробам.

3) Газонасыщенность нефти – опред-ся кол-вом газа, растворённого в нефти в условиях залежи.

Единицы измер-я м³/м³ (от 30 до 500). Газонас-ть опред-ся по глубинным пробам, кот. отбирают в призабойной части ствола скважин глубинными пробоотборниками.

4) Оптическая активность нефти. Нефти способны вращать плоскость поляризации светового луча. В большинстве нефти вращают плоскость поляризованного луча вправо, но известны и левовращающие нефти. Установлено, чем моложе нефти, тем больше угол поворота поляриз. луча.

5) Люминесценция – это свечение под действием внешнего облучения. Это неотъемлемое св-во всех нефтей и природных продуктов их преобраз-я.

6) Электропроводность. Нефти явл-ся диэлектриками, т.е. не проводят эл. ток. Нефти обладают высоким удельным сопротивлением (10¹⁰ - 10¹⁴ Ом*м).

7) Т-ра кипения УВ. Т-ра кипения УВ зависит от их строения. Чем больше атомов углерода входит в состав молекулы, тем выше t-ра кипения. У нафтеновых и ароматических УВ, у кот. атомы углерода соединены в циклы (кольца), t-ра кипения выше, чем у метановых. Изм-ся в интервале от 30⁰ до 600⁰ С. Первая стадия перегонки – до 350⁰ (бензин, керосин), вторая - > 350⁰ (мазут).

8) Т-ра застывания и плавления зависит от состава нефти. Чем больше в ней твердых парафинов, тем выше t-ра застывания. Смолистые в-ва оказывают противоположное влияние.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: