2014-02-02
1140
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.
| 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.
