Состав нефти и ее классификация.

Состав нефти чрезвычайно сложен и разнообразен. Он может изменяться в пределах одной залежи.

В состав нефти входят метановые или парафиновые (С_n H_2n+2), нафтеновые (С_n H_2n ) и ароматические (С_nH_n) углеводороды.

Метановые или парафиновые углеводороды (алканы) от метана (С₂ H₄ ), до пентана (С₅H₁₂ ) включительно при нормальных условиях, т.е. (Р = 0,1 МПа и Т = 273 К) представляют собой газы, от пентана до гептадекана (С₁₇ H₃₆ ) - представлены жидкостями, а более высшие - твердыми веществами (парафинами). [2] Известно, что около половины парафиновых углеводородов нефти имеет нормальное строение, а остальная часть представлена разветвленной структурой. Изоалканы - ценные компоненты бензинов и масел, улучшающие их эксплуатационные качества.

Нафтеновые углеводороды (циклоалканы). Моноциклические нафтены широко представлены в нефтях циклопентановыми и циклогексановыми углеводородами. Нафтеновые углеводороды - важнейшая составная часть моторных топлив и смазочных масел. Нафтеновые углеводороды обладают способностью лучше растворять асфальтены и смолы, чем парафиновые.

Ароматические углеводороды относятся к циклическим непредельным углеводородам бензольного ряда. Плотность, химическая стабильность, токсичность и другие характеристики нефти зависят от содержания и состава ароматических углеводородов. Ароматические углеводороды нефти по сравнению с другими соединениями обладают повышенной растворяющей способностью асфальто - смолистых веществ.

Состав нефти классифицируют как элементарный, фракционный и групповой.

Под элементарнымсоставом понимают массовое содержание в ней тех или иных химических элементов в долях единицы или в процентах. Основными элементами являются углерод С и водород Н.

В большинстве нефтей углерода - 83-87 %, водорода - 12-14 %.

Других элементов - серы, азота, кислорода и других - 3-4 %.

Сернистые соединения (меркаптаны, сульфиды, сероводород) вызывают сильную коррозию металлов, снижают товарные качества нефти. Свободная сера встречается в нефтях редко и связана с разложением более сложных сернистых соединений. По токсичным свойствам из всех сернистых соединений сероводород является наиболее опасным.

Кислородосодержащие компоненты, входящие в состав нефти - нафтеновые и жирные кислоты, фенолы и др. Содержание нафтеновых кислот может достигать нескольких процентов. Нафтеновые кислоты представляют собой малолетучие жидкости с резким неприятным запахом, они не растворяются в воде, но легко растворяются в нефтепродуктах. Соли нафтеновых кислот, образующиеся при контакте с пластовой водой, содержащей щелочные металлы, являются эмульгаторами.

Азотистые соединения содержатся в нефтях, как правило, в небольших количествах (до 0,5%).

Асфальто-смолистые вещества определяют цвет нефти в тонком слое от желтого, коричневого до черного. Они представляют собой сложные смеси, в которых наряду с атомами углерода, водорода и кислорода входят атомы серы, железа, магния, ванадия, никеля и других веществ. Смолы нерастворимы в щелочах и кислотах, но полностью растворяются в легких нефтяных дистиллятах, представляют собой вязкие окрашенные жидкости, плотностью около 1,0. Асфальтены - вещества, нерастворимые в легких бензинах, но полностью растворимы в бензоле, хлороформе - это хрупкие твердые вещества обычно черного цвета, их плотность более 1. Суммарное содержание асфальтенов и смол в нефтях может доходить до 20 -50%. Эти вещества - основные природные стабилизаторы водонефтяных эмульсий, они способствуют пенообразованию нефтей.

В малых количествах в нефти присутствуют металлы - ванадий, хром, никель, железо, кобальт, магний и др.

Фракционный состав нефтей определяют по выходу из них фракций с различной температурой кипения в процессе перегонки. Так, температура кипения фракций нефти:

30 - 205 ⁰С – бензин; 200 - 300 ⁰С – керосин;

120 - 240 ⁰С - лигроин (промежуточная фракция)

более 300 ⁰С - мазуты

Мазут и полученные из него фракции называют темными. Продукты, полученные при перегонке, называются светлыми, если они выкипают до 350 ⁰С и темными, если пределы выкипания 350 ⁰С и выше.

Естественной и неотъемлемой частью продукции скважин является нефтяной газ, количество которого оценивается газовым фактором нефти.

Газовый фактор отражает суммарное количество газа, извлекаемое из нефтяного пласта как в свободном виде, так и выделяющегося после различных ступеней сепарации нефти. Обычно количество газа, выделяющееся из единицы объема или массы газа приводят к нормальным условиям (Р = 0,1 МПа и Т = 273 К). Единицы измерения газового фактора (м³ / м³ или м³/ т).

6. Основные свойства нефти. Методы их определения.

Плотность нефти - один из основных показателей товарных качеств нефти.

При стандартных условиях (20 ⁰С и 0,1 МПа) плотность нефти находится в пределах 700 - 1000 кг/ м3

Легкие нефти (до 880 кг/м3) служат ценным сырьем для производства моторных топлив. Плотность нефти определяется ареометром или пикнометром.

Плотность нефти зависит от состава компонентов, входящих в нее, давления, температуры, количества газа, растворенного в нефти. Плотность нефти зависит от глубины залегания, как правило, уменьшаясь с увеличением глубины залегания.

Важным свойством является вязкость нефти, показывающая способность оказывать сопротивление перемещению одних частиц или слоев относительно других. Она определяется при помощи вискозиметра. Вязкость нефти зависит от состава нефти, количества газа, растворенного в нефти, давления, температуры, на вязкость нефти большое влияние оказывает наличие смол, асфальтенов, парафина. Вязкость нефти оказывает влияние на расход энергии при ее транспорте.