Газовые и газоконденсатные углеводородные смеси

Классификация нефтей по групповому углеводородному составу.

Не углеводородный состав нефтей.

Лекция 10

13.10.11

Кроме углеводородных соединений в тех или иных концентрациях присутствуют соединения, содержащие N, O, S, H, а так же некоторые металлы и минеральные компоненты. Прежде всего, это S. Происхождение серы в нефтях может быть различным, есть 2 пути образования серы:

1) Состоит в том, что сернистые соединения образовались в результате окислительно - восстановительных процессов, происходящих между сульфатами и углеводородами в течении геологического времени.

2) Часть сернистых соединений может быть унаследована от исходного органического вещества, который содержит протеин.

Азот – его содержание в нефтях не превышает 0,5%, но в высоко – смолистых нефтях его содержание может доходить до 10%. Наиболее значимыми компонентами азотсодержащих соединений является – парфирины. Смолисто – асфальтеновые вещества – это сложная смесь наиболее высокомолекулярных компонентов нефти, содержание которых иногда достигает 10-50%, а иногда и выше. На долю углеводородной части этой смеси приходится 80-95% всех молекул, слагающих эти структуры. В целом смолисто – асфальтеновые вещества представляют собой гетеро – органические соединения гибридной структуры, включающие в состав молекул кроме углеводородов N, S, O и некоторые металлы. Наиболее богатые этими смолисто – асфальтеновыми веществами обладают нефти ароматического основания.

Смолы представляют собой очень вязкие, малоподвижные жидкости, а иногда и твердые аморфные вещества, плотность – 1,1 г/мл, составляют до 90% гетеро – органических соединений в нефтях.

Асфальты являются более высокомолекулярными соединениями, чем смолы. Кроме смол и асфальтенов в состав нефти входят микроэлементы. Сегодня их обнаружено более 60. Это содержание микроэлементов не превышает 10^-8 до 10^-2%. V, Ni, металлы подгруппы Cu, Zn, B, Hg, W, U и щелочноземельные и щелочные металлы и многие другие.

Класс нефтей
метановый	Это нефти, в которых содержание метановых углеводородов в бензиновых фракциях нефти более 50%, а в масляных более 30
Метаново - нафтеновый	Это нефти, в которых содержание метановых и нафтеновых углеводородов близко, а ароматических не более 10%. Низкое содержание смолисто – асфальтеновых соединений
нафтеновый	Содержание нафтеновых углеводородов во всех фракциях 60% и более. Низкое содержание смолисто – асфальтеновых соединений
Нафтено – метаново - ароматический	Содержание метановых, нафтеновых и ароматических углеводородов практически одинаково, но содержание смол и асфальтенов доходит до 10%
Нафтеноароматические	Мало метановых углеводородов, отличающихся только в легких фракциях, в основном преобладают нафтеновые и ароматические углеводороды, содержание смол и асфальтенов – 15%
Ароматические	Характерен для тяжелых нефтей, во всех фракциях преобладают ароматические углеводороды

Горючие природные газы.

Газы бывают горючие и негорючие.

Классификация газов

Типы природных газов	компоненты
Атмосферные газы	N, O2, O3, Ar, CO2
Газы земной поверхности почв и подпочв	CO2, N2O2, CH4, N2O, H2S
Газы метаморфических пород гранитных и базальтовых оболочек	CO2, H2, N2, H2S, HCl, HF, CH4 + благородны инертные газы He, Ar, Ne, Xe, Kr и др
Газы вулканические	CO2, N2, SO2, H2S, HCl, HF, CH4, благородные инертные газы

Горючие газы: способностью гореть обладают СН₄ и его газообразные гомологи, а так же непредельные газы: этилен, пропилен, бутилен и некоторые не углеводородные газы: Н₂, H₂S, CO.

Негорючие газы: N и благородные инертные газы.

Физико-химические свойства газов.

1) Плотность газа – зависит от его состава, давления и температуры. При атмосферном давлении и температуре равной 0⁰С плотность углекислого газа равна 1,519; сероводорода – 1,176 г/см³, а плотность природных горючих газов С₁- С₄ от 0,555 до 2,074 г/см³.

2) Вязкость газа – меняется в зависимости от условий среды. Вязкость растет с понижением молекулярной массы и повышением температуры и давления. Вязкость СН₄ = 0,01 Па*с, что в 100 раз меньше, чем вязкость воды.

3) Растворимость газов - в воде зависит от ее состава, температуры, давлении и от минерализации воды. Чем выше минерализация воды, тем меньше растворимость. Наибольшей растворимостью обладают полярные газы, менее растворимые инертные газы: N и углеводородные. Растворимость углеводородных газов в воде уменьшается в ряду от С₁ до С₄. При температуре ниже 50 ⁰С и давлении менее 15-20 мПа растворимость в воде углеводородов составляет сотые доли кг/м³ или г/м³. При повышении давления растворимость растет. Пластовая температура неоднозначно влияет на растворимость углеводородных газов. При повышении температуры растворимость газов в воде сначала падает, достигая минимума при температуре 60-100 ⁰С, а затем резко возрастает особенно при высоких давлениях. Растворимость газов в нефти выше, чем в воде, зависит от температуры, давления и т.д, но + еще зависит от состава нефти. С увеличением давления растворимость газа в нефти увеличивается, а с повышением температуры падает. Чем выше плотность нефти, тем ниже растворимость. Существует обратная зависимость между растворимостью газа в нефти и плотностью нефти. Меньше растворимость газа в нефти с повышением в составе нефти нафтеновых и ароматических углеводородов. Выделение растворенного в нефти газа (при снижении давления) происходит в обратном порядке: сначала выделяются низкомолекулярные газы, а затем высокомолекулярные газы (высоко растворимые)

4) Сорбция газа – способность проникновения молекул в породу

5) Диффузия газа

6) Фильтрация газа – перемещение газа в результате перепада давления (из области большего давления в область меньшего)

7) Гидратообразование – при относительно низких температурах и определенных давлениях углеводородные газу могут создавать с Н₂О твердые растворы, которые называются газовыми гидратами или клатратами. В осадочных отложениях природные газы находятся в свободном состоянии растворенных в природных водах и нефтях, а также рассеянные в горных породах. Рассеянные могут быть заключены в открытых и закрытых порах, в том числе в сорбционном соотношении на поверхности минеральных частиц. Свободные газы в литосфере могут образовывать газовые месторождения, находиться в виде шапок нефтяных месторождений, а так же содержать в себе жидкие растворенные углеводороды, образуя газоконденсатные залежи.

Классификация по содержанию метана и гомологов метана

группа	Содержание гомологов СН4	Коэффициент жирности
Сухой газ	От 0 до 5%	0,3 – 0,8
Полужирный газ	6 – 15%	8 – 20
Жирные газы	12 – 25%	20 – 30
Высоко жирные газы	>25%	>30

Природные газы, которые растворены в нефтях, называются попутными или нефтяными газами. Количество газа растворенного в 1 тонне нефти (1м³) называется газовым фактором (м³/т). Характерным является давление насыщения. Большую роль в распространении горючих газов в литосфере играют газы растворенные в пластовых водах.