Нефтяные системы. Их общая характеристика

Лекция 8.

3.10.11

Существует много определений понятия нефть, но более четко это понятие сформулировал Васаевич: нефть – это жидкие гидрофобные продукты фоссилизации органического вещества пород, захороненных в субаквальных отложениях. Гидрофобные – «страх, боязнь» - неспособность вещества смачиваться водой (т.е боящиеся воды). Фоссилизация «выкопанный, ископаемый» - это совокупность процессов преобразования погибших организмов в ископаемых. Субаквальные отложения – отложения, которые накапливались в воде. Нефть представляет собой жидкость жирную наощупь, чаще всего черного или коричневого цвета, в солнечно свете она дает зеленовато-золотистый оттенок, также иногда в природе встречаются нефти желтоватого цвета или бесцветные (белые нефти). Нефть – это сложный коллоидный природный раствор, в котором содержатся углеводородные и не углеводородные соединения. В этом резервуаре подавляющая часть индивидуальные углеводороды (определено более 1000 индивидуальных углеводородов в нефти). Углеводороды в нефтях не образуют беспорядочную смесь, а представляют собой саморегулирующуюся систему, в которой распределяются углеводородные соединения, подчиняющиеся определенной строгой системе.

Физико – химические свойства нефти.

1) Плотность – количество массы, заключенной в единице объема. В поверхностных условиях плотность нефти во многом зависит от того сколько содержится в ней относительно легких бензиновых, керосиновых фракций и тяжелых асфальтовых, смолистых. А в пластовых условиях плотность нефти зависит не только от ее состава, но и от температуры, давления, содержании газа в нефти и ряда других условий. У нас в России нефти подразделяются по плотности на следующие типы:

- очень легкие нефти (до 0,8 г/см³)

-легкие нефти (от 0,8 до 0,84 г/см³)

- средние нефти (от 0,840 до 0,880 г/см³)

- тяжелые нефти (от 0,880 до 0,920 г/см³)

- очень тяжелые (более 0,920 г/см³)

2) вязкость

3) поверхностное натяжение – это сила, с которой нефть сопротивляется изменению своей поверхности. Обусловлено тем, какие молекулярно-поверхностные свойства нефти на различных границах фаз: нефти и газа нефти и пластовых вод, нефти и поверхности твердого тела. Физико-химические свойства поверхностей раздела твердой (породы) и жидких фаз (нефть, пластовая вода) и их взаимодействие характеризуется рядом показателей, в том числе гидрофильность (способность вещества смачиваться водой) и гидрофобность (неспособность вещества смачиваться водой).

Капля воды или нефти, например на поверхности стекла стремится приобрести форму шара, капля нефти на поверхности воды растекается в виде пленки.

4) Сжимаемость нефти зависит от давления, температуры, самого состава нефти и содержания в нефти газа. Чем больше содержание растворенного газа в нефти, тем выше коэффициент сжимаемости. Температура кипения нефти зависит от содержания в ней тех или иных компонентов и их строение. Чем выше % легких углеводородов, тем меньше температура кипения.

5) температура застывания нефти. За температуру застывания принимают температуру, при которой уровень нефти, помещенной в пробирку, при наклоне этой пробирки на 45⁰ не изменяется. Встречаются нефти с положительной температурой застывания. Как правило, это нефти, содержащие в своем составе парафинистые соединения, а без парфинистые имеют отрицательную температуру застывания. Например, большинство нефтей Волго-Уральской области имеют температуру застывания 0 ⁰С, а нефти Пха на Сахалине не застывают даже при температуре ниже 30 ⁰С. В среднем температура сгорания нефти составляет 10400-11000 кКал/кг [Дж/кг]; природный газ 46 Дж/кг; нефть – 45 Дж/кг; антрацит – 35 Дж/кг; каменный уголь – 34 Дж/кг; бурый угль – 28 Дж/кг; торф – 14 Дж/кг; горючий сланец – 9 Дж/кг.

6) растворимость и растворяющая способность нефти. Если пластовое давление <, то в ней меньше растворенного газа. Если пластовое давление >, то и растворенного газа больше. Нефть обладает способностью растворять углеводородные газы.

Теоретически в 1м³ нефти может раствориться до 400 м³ газа. На практике до 100 м³ газа. Это соотношение объема газа растворенного в единице S нефти называется газовым фактором. Газ находится в растворенном состоянии в нефти до достижения давления насыщения газом – это давление при котором из нефти начинают выделяться пузырьки газа. Существуют специальные установки, которые это определяют.

Если объем газа в залежи намного превышает объем нефти, то при температуре пласта 90-100 ⁰С и давлении 200-250 атмосфер часть жидких углеводородов нефти переходит а парообразное состояние и растворяется в газе. Этот процесс называется ретроградным (обратным) испарением. При снижении пластового давления эта часть жидких углеводородов растворившихся в газе начинает выпадать снова в жидкую фазу, и этот процесс называется обратной или ретроградной конденсацией. В природе существует обратное испарение и прямая конденсация.

7) Электрические свойства нефти – способность проводить или не проводить электрический ток. Например, удельное электрическое сопротивление пластовых вод составляет в среднем от 0,05 до 1 Ом/м, в дистиллированной воде 10^-3 Ом/м, а нефть обладает высоким удельным сопротивлением от 10¹⁰ до 10¹⁴ Ом/м и следовательно нефть является диэлектриком, нефть не проводит электрический ток. На этих свойствах нефти пластовых вод и вмещающих пород базируется такой важный метод исследования скважин, который часто называют каротаж. Базируются некоторые другие пылевые геофизические исследования, в частности электроразведка.