Состав нефти и газа

Нефть и газ - это 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. горючих органических пород.

Говоря о составе нефти, различают элементный, фракционный и групповой составы.

Основными ее элементами являются углерод (83...87 %) и водород (11... 14 %). Наиболее часто встречающаяся примесь сера (до 7 %), хотя во многих нефтях серы практически нет. Сера содержится в нефтях в чистом виде (самородная), в виде сероводорода или меркап­танов. Она усиливает коррозию металлов. Азота в нефтях не больше 1,7 %; он совершенно безвреден в силу своей инертности. Кислород встречается в нефти не в чистом виде, а в различных соединениях (кис­лоты, фенолы, эфиры и т.д.); его в нефти не более 3,6 %. Из металлов в нефти присутствуют железо, магний, алюминий, медь, натрий, оло­во, кобальт, хром, германий, ванадий, никель, ртуть и другие. Содержание металлов столь мало, что они обнаруживаются лишь в золе, остающейся после сжигания нефти.

Фракционный состав нефти определяется при разделении соединений по температуре кипения. Фракцией (дистиллятом) на­зывается доля нефти, выкипающая в определенном интервале температур. Началом кипения фракции считают температуру паде­ния первой капли сконденсировавшихся паров. Концом кипения фракции считают температуру, при которой испарение фракции прекращается. Так, бензины выкипают в пределах 35...205 °С, керосины - 150...315 °С, дизельные топлива - 180...350 "С, масла - 350 °С и выше.

Под групповым составом нефти понимают количественное соотношение в ней отдельных групп углеводородов и соединений.

Углеводороды представляют собой химические соединения углерода и водорода. Они бывают парафиновые, нафтеновые и ароматические. Парафиновые углеводороды (метан, этан, пропан и т.д.) имеют химическую формулу. С_nН_2n+2 (n - число атомов углерода). При n от 1 до 4 парафиновый углеводороды являются газами, при n от 5 до 15 - жидкостями, при n³6 - при обычных температурах твердыми веществами. Твердые углеводороды метанового ряда называют пара­финами. Температура их плавления составляет в основном 52...62 °С. В пластовых условиях, парафины находятся в растворенном состоя­нии. Однако при снижении температуры, давления и выделении растворенного газа парафин выделяется из нефти в виде кристаллов, создавая тем самым проблемы для ее фильтрации в пласте и движе­ния в трубопроводах. В зависимости от строения и количества жидких парафиновых углеводородов в нефтях, свойства получаемых из них нефтепродуктов могут различаться довольно существенно. Нафтеновые углеводороды (цикланы) имеют химическую формулу С_nН_2n. В отличие от парафиновых углеводородов они имеют циклическое строение. Нафтеновые углеводороды присутствуют во всех фракциях нефтей. Они - важнейший компонент моторных топлив и смазочных масел (улучшают эксплуатационные свойства бензинов, уменьшают зависимости вязкости масел от температуры), а также сырье для получения ароматических углеводородов. Ароматические углеводороды (арены) имеют химическую формулу С_nН_2n-6 (при n³6). Циклическое строение ароматических углеводородов в отличие от нафтеновыххарактеризуется наличием двойных связей. Они также встречаются во всех фракциях, обладают хорошей растворяющей спо­собностью по отношению к органическим веществам, но высокотоксичны.

Кроме углеводородов в нефти содержатся кислородные, сер­нистые, и азотистые соединения. К числу основных кислородных соединений, содержащихся в нефтях, относятся нафтеновые кисло­ты и асфальто-смолистые вещества. Нафтеновые кислоты вызывают коррозию металлов. Асфальто-смолистые вещества – это сложные высокомолекулярныесоединения, содержащие кроме углерода и во­дорода кислород(до 2 %), серу (до 7 %) и азот (до 1%). При обычных температурах они представляют собой малотекучее или твердое ве­щество с плотностью, превышающей плотность воды. Часть асфальто-смолистых веществ, растворимая в бензине, называется смо­лой, а нерастворимая - асфальтом.

Содержание сернистых соединений в отдельных нефтях до­ходит до 6 %. Однако встречаются и малосернистые нефти.

Азотистые соединения представлены, в частности, порфиринами,которые, как считалось, образовались из хлорофилла растений и гемоглобина животных. Сторонники теории органического проис­хождения нефти видели в этом подтверждение своих взглядов

Природные газы делятся на три группы:

- газы, добываемые из чисто газовых месторождений;

- газы, добываемые из газоконденсатных месторождений;

- газы, добываемые вместе с нефтью из нефтяных месторождений

Все газы представляют собой смеси парафиновых углеводо­родов с азотом, сероводородом, углекислым газом и другими компонентами, но в разных пропорциях. Газы чисто газовых место­рождений наиболее легкие, они на 90 % и более состоят из метана. Газы нефтяных месторождений (их также называют попутным нефтя­ным газом) наиболее тяжелые, метана в них от 30 до 70 %. Газы газоконденсатных месторождений несколько более тяжелы, чем газы чисто газовых месторождений, но легче, чем нефтяной газ; метана в них от 80 до 90%.

Природный газ бесцветен, а при отсутствии в нем сероводо­рода - не имеет запаха.