Физикохимические характеристики нефти и газа, условия залегания, типы месторождений углеводородов

• Название: Физикохимические характеристики нефти и газа, условия залегания, типы месторождений углеводородов
• Дата: 05.01.2021
• Размер: 21.25 Kb.
• Имя файла: Fiziko-khimicheskie_kharakteristiki_nefti_i_gaza.docx
• Тип: Документы; #165960

Физико-химические характеристики нефти и газа, условия залегания, типы месторождений углеводородов.

Физические и химические характеристики нефти и газа:

1. по физическому состоянию: твердые, жидкие и газообразные;

2. по химическому составу: элементарный, групповой и фракционный

Основными элементами являются Углерод(83-87%), водород(11-14%),

3. физические свойства: плотность, теплота сгорания, растворимость.

Нефть и газ – тоже горные породы, но не твердые, а жидкие и газообразные. Вместе с другими горючими осадочными породами (торф, бурый и каменный уголь, антрацит) они образуют семейство каустобиолитов, т.е. органических горючих пород.

Существует две теории происхождения нефти: органическая и неорганическая.

/1, стр.59-66/

/3, стр.120-127/

По химическому составу нефти следует выделять: элементарный, групповой и фракционный состав.

Элементарный состав нефти: углерода С=84 - 88%, водорода Н=12 - 14%, в сумме содержание кислорода, серы и азота (О+S+N) составляет 1-2%. Содер­жание металлов в нефти менее 1% (ванадий, никель, сви­нец, железо и др.).

По групповому составу в нефти выделяют­ся следующие группы углеводородов (УВ): 1) УВ метано- вого (парафинового) ряда с формулой Сп Н2п+2 (предель­ные УВ). Эту группы составляют алканы, парафины. 2) УВ нафтенового ряда с формулой Сп Н2п (непредельные УВ), называемые циклопарафинами, цикланами. 3) Ароматиче­ские или бензольные УВ - циклического строения, назы­ваемые аренами. 4) Кислородные, сернистые, азотистые соединения, называемые гетероэлементами. К ним отно­сятся нафтеновые и жирные кислоты, фенолы, эфиры, тиофан, пиридин. Указанные высокомолекулярные соеди­нения входят в состав асфальтово - смолистой части неф­ти. Чем больше гетероэлементов в нефти, тем более густой и вязкой она является, тем сложнее ее извлекать (подни­мать на поверхность).

Фракционный состав нефти - выделение фракций по температуре выкипания. Фракция, выкипаю­щая до 60° С - петролейный эфир, до 200° С - бензино-лигроиновая, от 200 до 300° С - керосино-газойлевая фрак­ция, от 300 до 500° С -соляровая фракция, свыше 350° С -остается мазут.

Таким образом, нефть имеет сложный химический со­став и представляет собой смесь различных углеводород­ных соединений, а также в небольших количествах при­месь металлов (V, Ni, Pb, Fe и др).

В состав природных газов входят: простей­шие метановые УВ, в том числе предельные: метан СН4, этан С2Н6, пропан СЗН8, бутан С4Н10 и в небольших ко­личествах непредельные У В: этилен С2Н4, пропилен СЗН6 и др. Кроме УВ в состав газов входят: С02, N2, Н2, H2S, Не, Аг и др.

Конденсат - смесь жидких УВ с газом в пласто­вых условиях. Сырой конденсат - УВ в стандартных усло­виях, находящиеся в жидком состоянии с растворенными в них газами. Конденсат, состоящий только из жидких УВ (от пеитанов и выше) при стандартных условиях, называют стабильным. До 200 °С выкипает 60-80% конденсатов, но есть такие, конец кипения которых лежит в пределах от 350 - 500 °С. Наличие высококипящих УВ в конденсатах отличает их от выделяемых из попутных газов газовых бензинов, имеющих конец кипения не выше 130 - 160 °С. Конденсатность - содержание жидких УВ в газе в пласто­вых условиях (см³/ м³, г/ м³).

По физическим свойствам нефти и газа можно выде­лить некоторые общие свойства, а также специфические, характерные либо только для нефти, либо только для газа.

Из общих свойств выделим: плотность, теплоту сгора­ния, растворимость. Плотность (г/ см³ , кг/ м³ ) - масса единицы объе­ма. Для нефти она рассчитывается при Т = 20 °С и сравни­вается с плотностью дистиллированной воды того же объ­ема при Т = 4 °С. Значение плотности для нефти колеблет­ся от 0,760 до 1,00 г/ см³.

Плотность для газа рассчитывается как относительная плотность по воздуху (плотность воздуха = 1,293 кг/ м³). Плотность газа составляет 0,573 - 0,835 кг/ м³ .

Теплота сгорания или теплотворная способ­ность (ккал, Кдж) для нефти - это количество теплоты, вы­деляемой 1 кг при сгорании до конца (до С02+Н20), и со­ставляет 10500 - 10900 ккал. Для газа эта величина значи­тельно выше, в среднем 35160 ккал. Теплота сгорания для газа - количество теплоты, выделяемой 1 м³ газа при пол­ном сгорании.

Растворимость - объединяющее свойство, хо­тя имеет некоторые различия. Нефть в воде растворяется очень мало, а хорошо растворима - в органических раствори­телях, в жирных попутных газах, в углекислом газе (С02).

Газ - хорошо растворяется в воде, в нефти, в органиче­ских растворителях.

Специфические свойства, характерные только для неф­ти: вязкость, люминесценция, оптическая активность, ди- электрические свойства (включая нефтепродукты), тепло вое расширение.

Вязкость нефти - способность оказывать сопротивление перемещению частиц под влиянием действующих на них сил (единицы измерения СП или Па*с (1СП = 0,001 Па*с). Вязкость обусловлена групповым УВ составом, количеством и строением гетероэлементов (О, S, и Соединений), содержанием твердого парафина. Чем больше ароматических и нафтеновых УВ и гетеро­элементов, тем больше молекулярный вес и больше вяз­кость нефти.

Вязкость зависит от температуры, при этом она снижа­ется при повышении температуры. Легкие нефти с не­большим содержанием парафина, как правило, маловязкие, что облегчает их извлечение на поверхность.

Люминесценция нефти - способность све­титься (холодным) свечением под действием различных причин, в том числе, под действием дневного света.

Оптическая активность нефти - способ­ность вращать плоскость поляризации светового луча и почти всегда вправо. Угол вращения от 0,1° до нескольких градусов.

Нефть и нефтепродукты не проводят электрический ток, т.е. они являются диэлектриками, поэтому использу- ются в промышленности для изготовления различных изо-ляторов.

Тепловое расширение нефти способ­ность увеличиваться в объеме при нагревании.

Специфические свойства газа: гидратообразование и сорбция.

Гидратообразование газа - образование кристаллогидратов газов (клатратов) при низких темпера­турах и при наличии воды. Критическая температура гид-ратообразования для: метана - 21,5 °С, этана - 14,5 °С, пропана - 5,5 °С, изобутана - 2,5 °С, н-бутана - 1 °С. Начи­ная с пентанов, УВ гидратов не образуют. Разное количе­ство молекул воды присоединяется к молекуле газа при образовании кристаллогидратов, например, СН4- 7 Н20, С2Н6- 8 Н20, СЗН8- 18 Н20 и т.д.

Скопления кристаллогидратов газа выявлены в усло­виях вечной мерзлоты при глубине промерзания 500-700 м и даже 1000 м.

Сорбция газов - их способность поглощаться твердыми или жидкими поглотителями (сорбентами). К сорбентам относятся: уголь, силикагель и др. На этой осо­бенности газов основан хроматографический метод раздельного определения различных групп УВ.

На ряде нефтяных местоскоплений наблюдается ретроградная конденсация, т.е. обратная растворимость. Она заключается в следующем. При по­вышении давления часть газа растворяется в нефти. При дальнейшем повышении давления жидкость переходит в газ. Явления перехода газа при повышении давления через жидкую фазу в парообразную и вновь при падении давле­ния - в жидкую получили название ретроградных.

Список литературы:

1. 
   Коршак А.А., Шаммазов A.M., Основы нефтегазового дела. Учебник для вузов - Уфа. ООО «ДизайнПолиграфСервнс», 2002 - 554 с.
   
2. 
   Мстиславская Л.П., Павлиний М.Ф., Филиппов В.П., Основы нефтегазового производства. Учебное пособие для вузов - М.:Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2005-274 с.
   
3. 
   Мстиславская Л.П., Нефть и газ - от поисков до переработки, Серия Научно-популярное издание по нефтегазовым технологиям. Из.ЦентрЛитНефтеГаз. – 2008.-309с.