И углеводородного газа

Упругость паров углеводородов при различных температурах (по В. А. Соколову, 1950), мм рт. ст.

Температура, °С	Метан	Этан	Пропан	Изобутан	Бутан	Изопентан	Пентан	Этен	Пропен	Ацетилен
—200	3,7	—	—	—	—	—	—	—	—	—
—150	—	4,1	0,03	0,001	—	—	,		0,057	0,41
—100	—			3,3	1,2	0,15	0,06	—
—50	—	—				16,5	10,0	—		—
	—	—	—	—				—	——	—

§ 3.ЗАКОНОМЕРНОСТИ В СОСТАВЕНЕФТИ

В природе наблюдается огромное разнообразие нефтей. Трудно найти две нефти, химический состав которых в точности сов падал бы.

86 Гл. IV. Состав и физические свойства пефтсй и газов

В Советском Союзе принята классификация нефтей по ГОСТ 912-66, в основу которой входят: содержание сорн в нефтях и нефте-, продуктах; потенциальное содержание фракций, выкипающих до 350° С; потенциальное содержание и качество базовых масел; со­держание парафина в нефти и возможность получения реактивных, дизельных зимних или летних топлив и дистиллятных базовых

' масел с депарафинизацией или без нее.

Применение хроматографии и целого ряда физических методов

; позволило получить новые параметры для классификации нефтей. При массовых геохимических исследованиях наибольшее распро-

: странение получила схема исследования нефтей ВНИГНИ (рис. 19).

В химическом составе нефтей удается наметить некоторые законо­мерности, позволяющие разделить их на ряд групп или типов. А. С. Великовский (1960) выделяет три типа нефтей по характеру содержащихся в них легких фракций.

1. Нефти, легкие фракции которых (кипящие при температуре ниже 100° С) состоят в основном из парафиновых углеводородов. Такие нефти, как правило, богаты бензинами (15% и более), т. е. фракциями, кипящими при температуре ниже 200° С. В более вы­сококипящих фракциях постепенно увеличивается количество нафте­новых углеводородов, но в керосиновых фракциях содержание пара­финовых углеводородов все жо очень значительно. Газ, растворен­ный в нефтях этого типа, часто бывает очень богат этаном, пропаном

и бутаном, т. е. является жирным. Над залежами нефтей этого типа

(Коробковское, Степповское, Омрское, Марковское, Осинское ме-'. сторождения и др.) часто наблюдаются большие газовые и конден-сатпыс шапки. В бензиновых фракциях нефтей этого типа содержатся

; заметные количества ароматических углеводородов.

2. Нефти, легкие фракции которых в основном состоят из наф­теновых углеводородов с одним циклом в молекуле; обычно эти же

фракции содержат и небольшое количество парафиновых углеводо­родов. Данные нефти содержат бензиновые фракции в среднем в мень-

ших количествах, чем нефти, в которых указанные фракции состоят в основном из парафиновых углеводородов. Керосиновые фракции нефтей этого типа, как правило, также богаты нафтеновыми угле­водородами. Растворенный в этих нефтях газ обычно сухой. Большие газовые шапки в пластах с нефтью описываемого типа нечастое яв­ление (Анастасиевско-Троицкое месторождение). Бензиновые фрак­ции этих нефтей содержат ничтожные количества ароматических

/.углеводородов. В более тяжелых фракциях нефтей этого типа аро-"* магических углеводородов больше, чем в нефтях первого типа.

Высокоразветвленные парафиновые углеводороды присутствуют в нефтях в малых количествах. Но их количество заметно выше в бен-

• винах нефтей второго типа, чем в бензинах, богатых парафиновыми углеводородами. В нефтях и главным образом в их бензиновых фракциях высокоразветвленные парафиновые углеводороды чаще

§ 3. Закономерности в составе нефти 87

рис 19 Схема исследования нефтей ВНИГНИ.

88 Гл. IV. Состав и физические свойства нефтей и газов

сопутствуют нафтеновым углеводородам, чем парафиновым с нор­мальным строением (нефти из ордовика Прибалтики).

3. Нефти, наиболее легкие фракции которых образованы бициклическими нафтеновыми углеводородами; они начинают кипеть при очень высокой температуре, часто превышающей 200° С. В таких нефтях отсутствуют не только бензиновые фракции, но и часть керо­синовых. В них содержится некоторое количество углеводородного газа, но горючая часть газа, как правило, состоит только из ме­тана. Примером таких нефтей может служить ярегская нефть Ух­тинского района. Описываемые нефти наряду с нафтеновыми угле­водородами, имеющими главным образом бициклическое строение, содержат приблизительно 15% ароматических углеводородов. Нефти этого типа бывают малосмолистые (не содержащие парафина — Эмбенский район, содержащие его в больших количествах — Эм-бенский и Краснодарский районы) и высокосмолистые (Ухтинский, Сахалинский и Краснодарский районы, Молдавия). К этому типу могут быть отнесены и нефти южного Мангыщлака (Узень, Жеты-бай и др.). Это высокопарафинистые (до 20%) бессернистые и мало­смолистые нефти. Несмотря на небольшую плотность этих нефтей (плотность пластовой нефти не превышает 0,796 г/см⁹), в них содер­жится мало растворенного газа (газов ый фактор максимально 71 м⁹/м ³), который состоит в основном из метана.

В связи с ростом добычи нефти в Волго-Уральской области, как отмечает А. С. Великовский, основное значение в Советском Союзе приобрели нефти первого тика, т. е. богатые в легких фрак­циях парафиновыми углеводородами; они отличаются значительным содержанием бензиновых фракций и сопровождаются значительными количествами газа (приблизительно 50—60 м³ на 1 т нефти). К этому же типу относятся нефти, добываемые в Чечено-Ингушетии, в Даге­стане, Западной Украине, и многие другие.

Нефти второго типа, богатые в легких фракциях моноцикли-ческими нафтеновыми углеводородами, до открытия Волго-Ураль­ской области преобладали. Они очень распространены на Апшерон-ском полуострове, в Туркмении и на Эмбе, а также на Сахалине.

Нефти третьего типа, в которых наиболее легкие фракции состоят из бициклических нафтеновых углеводородов, распространены ме­нее широко, чем нефти двух первых типов; они встречаются в Кубано-Черноморской области, Эмбенском районе, на Ухте и в других районах Советского Союза. Обычно нефти этого типа приурочены к верхним продуктивным горизонтам месторождений.

Однако не все известные нефти могут быть классифицированы по трем описанным типам. А. Ф. Добрянский (1958) отмечает, что содержание нормальных парафиновых углеводородов по отношению к изомерам растет с падением плотности нефтей. Автор настоящей книги совместно с С. П. Максимовым, Н. Т. Туркельтаубом, А. А. Жуховецким, Т. А. Ботневой и Р. Г. Панкиной установил аналогич-

§ 3. Закономерности в составе нефти 89

ную зависимость у попутных газов, сопровождающих такой ряд нефтей. А. И. Богомолов подчеркивает отсутствие нормальных пара-финовых углеводородов в нафтеновых керосинах и обогащение по­следних изопарафиновыми представителями. А. Ф. Добрянский ука­зывает на следующую особенность в составе нефтей: «В легких фрак­циях нефти количество гомологов бензола растет вместе с их моле­кулярным весом. Эта закономерность очень четко выражена во всех нефтях. Она показывает, что нет такой нефти, в которой количество бензола было бы выше количества толуола, а толуола выше, чем

ксилола. Отношение между гомологами непостоянно, и только грубо можно говорить, что толуола в полтора раза больше, чем бензола, а ксилола в два раза больше, чем толуола. В то время как в пироген-ных продуктах группа ксилола содержит совершенно незначительные-количества этилбензола, в нефтяных ксилолах содержание этилбен-зола иногда достигает 15—20% от веса всех ксилолов. Кроме того, содержание метаксилола, хотя и выше других изомеров, но не дости- гает таких величин, как в продуктах пирогенного происхождения. Все свойства простейших ароматических углеводородов нефти, равно как и их количественные соотношения, ясно говорят против допу­щения высоких температур при образовании или превращении нефти».

Тот же автор отмечает, что в нефтях высокой плотности главная масса ароматических углеводородов концентрируется в высших фракциях, и поэтому распределение этих углеводородов по фракциям нефти неравномерно. Наоборот, в нефтях малой плотности аромати­ческие углеводороды по всем фракциям распределены равномерно. Обычно наблюдается прямая связь между содержанием в нефти смолистых веществ и содержанием ароматических углеводородов в высших фракциях. А. С. Великовский отмечает, что если в нефти отмечается заметное количество парафина и церезина, то, как пра­вило, в ней отсутствуют нафтеновые кислоты. Большое количество церезина и парафина содержится обычно в нефтях, бензины которых богаты парафиновыми углеводородами; нафтеновые кислоты обычны для нефтей, в которых бензины богаты нафтеновыми углеводородами.

Описанными закономерностями безусловно не ограничиваются связи, существующие в нефтях между составляющими их химичекими соединениями. Отмеченные особенности в составе нефти пока­зывают, что ее нельзя рассматривать как некую механическую смесь в основном углеводородных соединений. Закономерности в составе нефти определяются условиями ее образования и преобразования в земной коре.

Например, В. А. Успенский (1964) выделяет ряд геохимических типов нефтей, каждый из которых отвечает разным этапам гиперген-ного преобразования нормальных нефтей первичной залежи. О. А. Радченко (1965) геохимические типы нефтей выделяет на основании структурных индексов дистиллятных фракций. Все нефти она подразделяет на три типа.

90 Гл. IV. Состав и физические свойства нефтей и газов

Н. Б. Вассоевич (1966) образование углеводородных скоплений разного состава связывает с разными геохимическими зонами, от­вечающими стадиям литогенеза при прогрессирующем его развитии.

Образование нафтено-метановой нефти с большим количеством сухого и полусухого газа происходит по Н. Б. Вассоевичу в зоне протокатагенеза, в зоне мезокатагенеза образуются метановые нефти с повышенным содержанием твердого парафина, появляются и лег­кие ароматические углеводороды. Образование конденсатов связы-вается с зоной апокатагенеза.

На образование разных геохимических типов нефтей по Н. Б. Вас соевичу влияют факторы как гипергенеза, так и катагенеза.

Ряд исследователей (Н. А. Еременко, С. П. Максимов, Т. А. Бот-нева, Р. Г. Панкина) связывают появление разных генетических типов нефтей с циклами нефтегазообразования, каждый из которых характеризуется определенными особенностями образования нефтя- ных углеводородов, их скопления и дальнейшего существования в земной коре.

В заключение следует отметить, что исследованиями последних лет устанавливаются также определенные закономерности в изме­нениях состава природных углеводородных газов.

В. А. Соколов (1966) считает, что состав газов находится в прямой связи с глубинами его образования, в связи с чем он выделяет три типа газа.

Первый тип — это газы глубоких впадин, где мощность осадоч­ных толщ велика. Для газа этого типа характерно высокое содержа­ние метана (в среднем 90% и выше), незначительное содержание тяжелых углеводородов и других газов. Примером служат газы ^: Южно-Каспийской впадины.

Второй тип — это газы впадин, в которых толща осадочных

пород не столь велика. Содержание метана здесь ниже, а тяжелых углеводородов выше, чем в газе предыдущего типа. Примером яв ляются газы Западного Предкавказья и Днепровско-Донепкой

впадины.

Третий тип—это газы древних осадочных толщ (пермь—девон), находящихся на платформах и их склонах и имеющих относительно небольшую мощность (до 2—3 км). Содержание метана здесь еще более снижается, а тяжелых углеводородов соответственно повы­шается. Для газа этого типа характерно также повышенное содер­жание азота. Примером могут служить газы Волго-Уральской области.

ГЛАВА V ПРИРОДНЫЕ БИТУМЫ