Нефть природная смесь углеводородов содержащих

36. Состав и классификация природных нефтей и газов. Нефти.

В основном в нефти встречаются углеводороды трёх классов:

• метанового (парафинового) типа, или алканы — С_nН_2n+2;
• циклоалканы — С_nН_2n;
• ароматические углеводороды (арены) — С_nН_2n-6;

Кроме того, в нефтях присутствуют другие органические соединения:

• нафтеновые кислоты;
• асфальтены;
• смолы и т.д.

Но их наличие незначительно. Эти вещества содержат в своём составе кислород (О2), а также серу (S). Они оказывают существенное влияние на границу раздела фаз. С ними связаны такие процессы, как:

• образование эмульсий;
• выпадение твёрдых компонентов из нефти.

Кислород в смолистых и кислых веществах содержится от сотых долей до 2%. Такие нефти проявляют аномальные поверхностные свойства. Кроме углеводородных компонент, в нефти могут присутствовать и не углеводородные компоненты, например сера (до 6%). Она может присутствовать в свободном виде, в виде сероводорода и сернистых соединений: меркаптанов, сульфидов и дисульфидов. Меркаптаны R-SН по строению аналогичны спиртам. И такие соединения, как этил-меркаптан и высшие гомологи при нормальных условиях находятся в жидком состоянии. Метил-меркаптан СН₃-SН – газообразное вещество с температурой кипения Т_кип=6,7С. При взаимодействии с щелочами и окислами тяжёлых металлов меркаптаны образуют такие соединения, как меркаптиды, которые вызывают сильную коррозию металла. Смолисто-асфальтеновые вещества (САВ), достигающие по содержанию 40%, — это высокомолекулярные соединения, в состав которых входят кислород (О₂), водород (Н₂), сера (S) и азот (₂). Большая часть САВ – нейтральные смолы, которые в чистом виде представляют собой жидкие или полужидкие вещества. Их цвет колеблется от тёмно-жёлтого до коричневого, а плотность составляет 1000-1070 кг/м 3 . Тёмная окраска нефтей связана с присутствием нейтральных смол, которые адсорбируются глинистой фракцией на поверхности. В результате пласт приобретает пятнистый окрас. Они в свою очередь адсорбируют на себе тяжёлые углеводороды. Нейтральные смолы при определённых условиях могут превращаться в асфальтены. Этими условиями являются присутствие кислорода и высокие температуры. Асфальтены по химическим свойствам близки к смолам и являются нейтральными веществами. Они представляют собой кислородсодержащие полициклические соединения, содержащие серу и азот. При растворении они набухают с увеличением объёма и в нефтях находятся в коллоидном состоянии, благодаря чему нефти становятся подобными коллоидным растворам. Классификация. Нефти классифицируются по содержанию лёгких, тяжёлых и твёрдых компонентов соответственно: по содержанию серы S Нефти Волго-Уральской области обладают повышенным содержанием нефти. по содержанию смол и асфальтенов малосмолистые 18% смолистые 18-35% высокосмолистые >35% по содержанию парафина малопарафинистые 1,5% парафинистые 1,5-6% Высокопарафинистые >6% 1,5-2% парафина откладывается в скважине, в призабойной зоне, в результате образуются парафиновые пробки, и их наличие – важная проблема с точки зрения эффективности добычи. На месторождении Узень нефть содержит более 35% парафина и температура насыщения нефти парафином приблизительно равна пластовой. Т.к. эксплуатация велась некорректно (т.е. стали закачивать воду, которая понизила пластовую температуру), пласт парафинизировался. Выход был найден: нагнетание горячей воды в течение долгого времени позволило поднять температуру. Выпадение парафина связано с давлением и температурой кристаллизации. Существуют различные методики выявления условий:

1. по замеру скорости распространения ультразвука;
2. с помощью фотоэлементов по помутнению проб нефти.

Очищенный парафин – бесцветная кристаллическая масса, нерастворимая в воде. Он растворяется в эфире, хлороформе и минеральных маслах. Плотность чистого парафина колеблется от 907-915 кг/м 3 . Температура плавления зависит от химического состава и равна 40-60С. Нефтяной парафин – сложное соединение, представляющее смесь двух групп твёрдых углеводородов с резко различающимися свойствами: парафинов и церезинов. Парафин представляет из себя группу гомологов С_17­-С₃₅ с температурой плавления Т_пл=27-71С (в зависимости от состава). Церезины являются смесью гомологов С₃₆-С₅₅ с температурой плавления Т_пл=65-88С. При одних и тех же температуре и давлении церезины имеют более высокую плотность и вязкость по сравнению с чистыми парафинами. Внешние различия: парафины – ленточные (плоские) образования с пластинами; церезины – игольчатые образования; парафины – более прочные, более плотные комбинации; церезины – слабо скреплённые между собой игольчатые образования. Газы.Компоненты природного газа. Поскольку газы могут добываться из чисто газовых, газоконденсатных, чисто нефтяных и газогидратных месторождений, то и составы у них различны. Но в основе любого состава лежат гомологи метана С_nН_2n+2. Кроме того, в газах могут присутствовать: азот, окись углерода СО₂, сероводород Н₂S, меркаптаны, а также редкоземельные инертные газы, такие как гелий, криптон, аргон, ксенон. Добываемые газы могут находиться в газовом состоянии, жидком и в виде твёрдых веществ. Смесь таких газов, как метан, этан, этилен (С₂Н₄) при Р=1 атм и нормальных температурах называется сухим газом. Смесь пропана, пропилена, изобутана (С4Н10), бутилена (С4Н8), которые при повышенных давлениях – жидкости, называется жидким газом. Смесь следующей группы углеводородов уровня изопентана i-С₅Н₁₂, которые находятся в жидком состоянии, называется газовым бензином. Физическое состояние последней группы углеводородов ряда от С₁₈Н₃₈ при нормальных условиях – твёрдое. Классификация. Природные газы газы, добываемые из чисто газовых месторождений (сухой газ, свободный от тяжёлых углеводородов) газы, добываемые вместе с нефтью (это физические смеси сухого, жидкого газов и газового бензина) газы, добываемые из газоконденсатных месторождений (это смеси сухого газа и жидкого углеводородного конденсата) Жидкий конденсат представляет из себя смесь большого числа тяжёлых углеводородов, из которых можно выделить бензиновую, лигроиновую, керосиновую фракции (иногда из них можно выделить более тяжёлые масляные фракции). В Астрахани содержание Н₂S более 18% при смертельной дозе 2%. Характеристики, определяющие состав газовой смеси:

1. Плотность =М/22.41 [кг/м 3 ], где М – молекулярная масса.
2. Состав газовой смеси

может быть охарактеризован массовой или молярной концентрациями. Если задан молярный состав: М_см=(у₁М₁+…+у_nМ_n)/100 [%], где у – молярные доли в %, М – молекулярные массы. Если задан массовый состав: М_см=100/(g₁/М₁+…+g_n/М_n), где g – массовая доля в %, М – молекулярная масса. _см=М_см/22.41, где М_см – молекулярная масса смеси. Состав тяжёлых углеводородных газов можно вычислить по формуле: G_i=10g_i_см=10у_i_i, где g_i – массовая доля тяжёлого компонента; _см– средняя плотность смеси; у_i – молярная доля массового компонента; _i – плотность тяжёлого компонента.

Источник

Классификация нефти

Сырая нефть – это природная смесь углеводородов, находящихся под землей. Она может варьироваться в диапазоне от высоковязкой жидкости до густого смолянистого вещества. Цвет сырой нефти также может варьироваться от светло-желтого до темно-коричневого или черного. Это вещество является одним из наиболее широко используемых источников топлива во всем мире, и нефть, а также производные нефти торгуются во всем мире на нефтяных рынках. Этот источник топлива должен быть переработан, прежде чем его можно будет использовать, и после его переработки образуются различные категории нефтепродуктов.

Типы классификаций нефти

Существует множество классификаций нефтей, применяющихся для оценки свойств нефти в зависимости от страны. Вот основные из них:

1. По происхождению
2. По содержанию серы
3. По плотности
4. По плотности API
5. По кинематической вязкости
6. По химическому составу
7. По элементному составу
8. По содержанию парафинов
9. По температуре застывания
10. По содержанию воды, солей и примесей и др.

Классификация по плотности

Российская

Плотность нефти изменяется в пределах 730—1040 кг/м³. На практике для её измерения чаще используют единицы измерения грамм на кубический сантиметр (г/см³) и соответственно плотность нефти колеблется в пределах 0,730—1,040 г/см³. Наиболее распространенные величины плотности нефти — 0,82-0,90 г/см³.

В РФ согласно методическим рекомендациям по применению классификации запасов и ресурсов нефти и горючих газов по плотности выделяют следующие классы нефти:

США (по плотности API)

Сырую нефть называют легкой, средней или тяжелой в зависимости от ее плотности. Американский институт нефти API, сравнивает плотность сырой нефти с водой.

1. Плотность API выше 10 означает, что нефть менее плотная, чем вода, и будет плавать сверху.
2. Плотность API ниже 10 означает, что нефть плотнее воды и будет погружаться в слой воды.

Когда речь идет о нефти, плотность API, превышающая 31,1 градуса, считается легкой. Нефть с плотностью API между 22.3° и 31,1° считается средней, между 10,0° и 22,3° считается тяжелой. Плотность API менее 10,0° будет считаться сверхтяжелой.

В США по плотности выделяются несколько классов сырой нефти:

1. суперлёгкая — до 0,78 г/см³ — выше 50 в градусах API – газовый конденсат
2. сверх лёгкая — 0,78-0,82 г/см³ — 41,1-50 в градусах API
3. лёгкая — 0,82-0,87 г/см³ — 31,1-41,1 в градусах API;
4. средняя — 0,87-0,92 г/см³ — 22,3-31,1 в градусах API;
5. тяжёлая — 0,92-1 г/см³ — 10-22,3 в градусах API;
6. сверх тяжёлая — более 1 г/см³ — до 10 в градусах API – битум.

*плотности даны при температуре 15,6°С.

Определение удельного веса с помощью плотности API

Плотность API используется для определения удельного веса (SG) сырой нефти по формуле:

API = (141.5/SG) -131.5

SG-это удельный вес, который определяется как отношение плотности сырой нефти к плотности воды при температуре 15,6 °С.

Плотность и удельный вес при температуре 20 о С определяется в соответствии с ASTM 1217.

Классификация по вязкости

Классификация по сере

Сера – это элемент, который обычно содержится в сырой нефти и нефтепродуктах. Сера считается загрязняющим компонентом, так как при ее сжигании образуются оксиды серы. Следовательно, большинство готовых нефтепродуктов имеют ограничение на то, сколько серы они могут содержать, что делает удаление серы важной частью общего процесса переработки.

В зависимости от массовой доли серы нефть в РФ подразделяют на классы:

1. малосернистая – до 0,6% мас.;
2. сернистая – от 0,61 до 1,8% мас.;
3. высокосернистая – от 1,81 до 3,5% мас.;
4. особо высокосернистая > 3,5% мас.

Сера также может нанести вред некоторым катализаторам, используемым в технологических установках переработки нефти, поэтому ее необходимо удалять.

Большая часть серы в сырой нефти удаляется в процессе переработки. Некоторые из них удаляются в конверсионных процессах, поскольку молекулы углеводородов, содержащие серу, крекируются и образуют H2S. Сера также удаляется с помощью процессов гидроочистки, где сера в углеводороде заменяется атомом водорода, а высвобожденная сера соединяется с двумя свободными водородами с образованием газа H2S.

Классификация по химическому составу

Соотношение углеводородов сырой нефти меняется в зависимости от ее происхождения. Распределение углеводородов по различным видам сырой нефти зависит от наличия нефтяных пластов. Химические и физические свойства будут варьироваться в зависимости от различных источников происхождения.

Наиболее важными и наиболее распространенными углеводородами в сырой нефти являются прямые и разветвленные алканы (называемые парафинами), циклоалканы (называемые нафтенами), ароматические углеводороды и наиболее сложные химические вещества, такие как асфальтены, молекулярная масса которых составляет 800-2500.

Типы нефтей по содержанию углеводородов

Парафинистые нефти

Источник