Физико-химические свойства и состав нефтей.

Нефть представляет собой вязкую жидкость тёмно-коричневого, чаще чёрного цвета, иногда почти бесцветную, жирную на ощупь. Нефть состоит из смеси различных углеводородных соединений. В природе нефти очень разнообразны по консистенции – от жидких до густых, смолообразных.

Основные химические элементы, из которых состоит нефть, углерод и водород. Содержание углерода в нефти (С) – 82-87% и водорода (Н) – 11-14%. Кроме того, в нефти присутствуют гетероэлементы - кислород (О) – 0, 2-0, 7%, (бывает до 4%), азот(N) – 0, 1-0, 3%, (бывает до 2%), сера (S) – 0, 09- 0, 5%, (бывает до 2%), в небольших количествах встречаются фосфор, ванадий, никель, железо, алюминий и др.

В нефтях присутствуют три основные группы углеводородов (УВ):

- метановые или парафиновые;

- нафтеновые;

- ароматические.

МЕТАНОВЫЕ углеводороды

Общая формула C_nH_2n+2.

Метановые углеводороды - это органические соединения цепочечной структуры, в молекулах которых атомы углерода соединены между собой одинарными ковалентными связями (рис.1).

C H_4, C₂H_6, C₃H_8, C₄H₁₀ – газообразные УВ;

C₅H_12, C₆H_14, C₇H_16, C₈H_18, C₉H_20, C₁₀H₂₂ ……. C₁₆H₃₄ – жидкие УВ;

C₁₇H₃₆ и выше – это твёрдые вещества.

 

Рис. 1. Варианты изображения строения молекул пентана:

а) структурная формула с указанием всех валентных связей, б) структурная формула связи между атомами углерода, в) упрощенная формула.

НАФТЕНОВЫЕ углеводороды

Общая формула C_nH_2n.

Для этих углеводородов характерно циклическое строение. Они состоят из нескольких групп – СН₂-, соединённых в замкнутую систему. Для нефтей характерны нафтены, состоящие из пяти или шести групп – СН₂-. Это циклопентаны (рис.2) и циклогексаны (рис.3).

 

Рис. 2. Циклопентан.

Рис. 3. Циклогексан.

АРОМАТИЧЕСКИЕ углеводороды

Общая формула C_nH_2n-6.

Эти углеводороды имеют циклическое строение, но при этом углеродные атомы связаны друг с другом двойными и простыми связями.

Простейший представитель – бензол (рис.4).

 

Рис. 4. Бензол.

 

Групповой состав нефти определяет её химические и физические свойства. Ряд параметров используется при подсчёте запасов нефти и газа и проектировании систем разработки, транспорти­ровки по нефтепроводам и т.д. Закономерности изменения состава и физических свойств нефтей и газов в разрезе и площади ряда месторождений позволяют решить многие вопросы геологичес­кого развития территории, например, определить направление миграции углеводородов, дальность миграции.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЕЙ

Существует несколько классификаций нефтей И.П. Чоловского, Н.А.Еременко, В.И. Ермолкина и других авторов. В данном учебно-методическом пособии рассмотрены классификации по А.А. Бакирову.

По содержанию смол нефти классифицируются как:

1) малосмолистые (с содержанием до 10%);

2) смолистые (10–20%);

3) высокосмолистые (20–40%).

По содержанию серы нефти делятся на:

1) малосернистые (до 0, 5%);

2) сернистые (0, 5 – 2%);

3) высокосернистые (более 2%).

По содержанию парафи­на нефти делятся на:

1) беспарафинистые (парафина менее 1%);

2) слабопарафинистые (1–2%);

3) парафинистые (более 2%).

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ

 

1. Плотность нефти – это отношение массы к объёму.

Единицы измерения в системе СИ – кг/м³, в системе СГС – г /см³. Изменяется плотность в пределах от 0, 70 – 1, 04 г/см³. Обычно плотность нефти меньше 1 и колеблется в пределах 0, 82 – 0, 92 г/см³.

По плотности нефти классифицируются:

1) лёгкие (до 0, 81 г/см³);

2) средние (0, 81 – 0, 87 г/см³);

3) тяжёлые (0, 87 – 0, 90 г/см³);

4) очень тяжёлые (0, 90 – 1, 04 г/см³).

На практике пользуются относительной плотностью, которая представляет собой отношение плотности нефти при температуре – 20⁰С к плотности воды при температуре 4⁰С.

В пластовых условиях плотность нефти меньше, чем на земной поверхности т.к. в пластовых условиях нефти содержат растворимые газы (в 1 м³ нефти может растворяться до 650 м³ газа).

Плотность нефти зависит от содержания в ней асфальто-смолистых веществ.

2. Вязкость нефти – свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению её частиц при движении.

Параметр вязкости имеет большое значение:

а) для установления характера и масштабов миграции;

б) при разработке залежи и добычи нефти.

Различают вязкость: динамическую, кинематическую и относительную.

Динамическая вязкость – сила сопротивления перемещению слоя жидкости площадью в 1 см² на 1 см со скоростью 1 см/с.

µ=P/F=S/v,

P - сила, F - поверхность соприкосновения двух слоев, S - расстояние между двумя слоями, v-приращение скорости движения первого слоя относительно второго.

Измеряется в системе СИ - Паскаль на секунду (Па.с) – это сопротивление, оказываемое жидкостью при перемещении относительно друг друга двух слоёв, площадью 1 м² каждый, находящийся на расстоянии 1 м со скоростью 1 м/с под действием приложенной силы 1 Н.

Измеряется в системе СГС - Пуазах (П, или г/см.с);

Динамическая вязкость воды 1, 05 мПа.с (миллипаскаль-секунд), или 1, 05 сП (сантипуаз).

По динамической вязкости расчетным путём определяют значения рациональных дебитов скважин.

Кинематическая вязкость – отношение динамической вязкости к плотности жидкости.

γ = µ/ρ,

µ - динамическая вязкость, ρ – плотность жидкости.

В системе СИ измеряется – в м²/с, в системе СГС - в стоксах (Ст=см²/с =10^-4 м²/с).

Данные кинематической вязкости используются в технологических расчётах.

Относительная вязкость – вязкость нефти к вязкости воды при одной и той же температуре.

Н= µ_н/ µ_в

Приборы для определения вязкости называются вискозиметрами.

Вязкость нефти меняется в широких пределах в основном от 0, 1 до 2000 мПа.с бывает и выше (природные битумы).

Выводы:

1.Чем тяжелее нефть, тем она менее подвижная.

2. Вязкость нефти растет с увеличением в ней асфальто-смолистых веществ.

3. С повышение температуры вязкость уменьшается.

4. С повышением давления вязкость увеличивается.

5. Группа нафтеновых углеводородов характеризуется большей вязкостью, чем группы ароматических и метановых.

 

Рассмотренные свойства (плотность и вязкость) определяются лабораторным путём по поверхностным пробам.

3. Газонасыщенность (газосодержание) нефти – определятся количеством газа, растворённого в нефти в условиях залежи.

Г=V_г/V_пл.ус.

Единицы измерения м³/м³ (от 30-500).

Газонасыщенность определяется по глубинным пробам, которые отбирают при забойной части ствола скважин, глубинными пробоотборниками.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Глава 2.0. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ, ГАЗОВ И ПЛАСТОВЫХ ВОД
2. Изменения пищевой ценности жиров при тепловой кулинарной обработке. Физико-химические показатели, используемые для контроля качества жиров, подвергнутых высокотемпературному нагреву.
3. Органолептические и физико-химические показатели декоративной косметики
4. Основные физико-химические свойства масла.
5. Основные физико-химические свойства нефти.
6. Физико-химические изменения компонентов молока при тепловой обработке.
7. Физико-химические изменения молока при охлаждении, хранении и транспортировке.
8. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ ПРИ АВТОЛИЗЕ
9. Физико-химические изменения мяса при термической обработке, копчении.
10. Физико-химические показатели
11. Физико-химические показатели негазированных напитков.
12. Физико-химические процессы твердения ТР. Гидратация и гидролиз.