Сообщение по теме нефть. Нефть: определение и описание

Нефть - одно из важнейших мировых полезных ископаемых (углеводородное топливо). Это сырье для производства горюче-смазочных и других материалов. За свой характерный темный цвет и огромное значение для мировой экономики нефть (полезное ископаемое) прозвана черным золотом.

Общие сведения

Образуется указанное вещество совместно с углеводородами газообразного типа на определенной глубине (в основном от 1,2 до 2 км).

Максимальное количество нефтяных залежей расположено на глубине от 1 до 3 км. Рядом с земной поверхностью данное вещество становится густой мальтой, полутвердым асфальтом и прочими материалами (к примеру, битуминозным песком).

По своеобразности происхождения и химического состава нефть, фото которой представлено в статье, схожа с естественными горючими газами, а также с озокеритом и асфальтом. Порой все эти горючие ископаемые объединяют под одним названием - петролиты. Еще их относят к более широкой группе - каустобиолиты. Они являются горючими минералами биогенного характера.

В эту группу включаются и такие ископаемые, как торф, сланцы, каменные и бурые угли, антрацит. По способности растворяться в жидкостях органического типа (хлороформе, сероуглероде, спиртобензольной смеси) нефть, как и прочие петролиты, а также вещества, которые извлекают данными растворителями из торфа, угля или продуктов их переработки, относят к битумам.

Использование

В настоящий момент 48% потребляемых на планете энергоресурсов приходится на нефть (полезное ископаемое). Это является доказанным фактом.

Нефть (полезное ископаемое) - источник множества химических веществ, применяемых в различных отраслях при производстве топлива, смазок, полимерных волокон, красителей, растворителей и прочих материалов.

Рост потребления нефти привел к повышению цен на нее и к постепенному истощению недр. Это заставляет задуматься о переходе на альтернативные энергоносители.

Описание физических свойств

Нефть представляет собой жидкость от светло-коричневого до темно-бурого (почти черного) цвета. Иногда встречаются изумрудно-зеленые экземпляры. Молекулярная средняя масса нефти составляет от 220 до 300 г/моль. Иногда этот параметр колеблется в диапазоне от 450 до 470 г/моль. Показатель ее плотности определяется в районе 0,65-1,05 (в основном 0,82-0,95) г/см³. В этом плане нефть подразделяют на несколько типов. А именно:

• Легкая. Плотность - менее 0,83 г/см³.
• Средняя. Показатель плотности в данном случае - в районе от 0,831 до 0,860 г/см³.
• Тяжелая. Плотность - свыше 0,860 г/см³.

Данное вещество содержит значительное число разнообразных органических веществ. В результате этого нефть природная характеризуется не по собственной температуре кипения, а по начальному уровню данного показателя у жидкостных углеводородов. В основном это >28 °C, а иногда и ≥100 °С (в случае нефти тяжелой).

Вязкость данного вещества изменяется в значительных пределах (от 1,98 до 265,9 мм²/с). Определяется это нефтяным фракционным составом и ее температурой. Чем выше температура и число легких фракций, тем вязкость нефти ниже. Также это еще обуславливается наличием веществ смолисто-асфальтенового типа. То есть чем их больше, тем выше вязкость нефти.

Удельная теплоемкость данного вещества - 1,7-2,1 кДж/(кг∙К). Параметр удельной теплоты сгорания относительно низкий - от 43,7 до 46,2 МДж/кг. Диэлектрическая проницаемость нефти - от 2 до 2,5, а ее электропроводимость - от 2∙10-10 до 0,3∙10−18 Ом-1∙см-1.

Нефть, фото которой представлены в статье, является Вспыхивает она при температуре от -35 до +120 °C. Это зависит от ее фракционного состава и содержания растворённых газов.

Нефть (топливо) в обыкновенных условиях не растворяется в воде. Однако она способна образовывать с жидкостью стойкие эмульсии. Растворяется нефть определенными веществами. Делается это при помощи растворителей органического типа. Для того чтобы отделить от нефти воду и соли, проводят определенные действия. Они являются очень значимыми в технологическом процессе. Это обессоливание и обезвоживание.

Описание химического состава

При раскрытии указанной темы следует учитывать все особенности рассматриваемого вещества. Это общий, углеводородный и элементный составы нефти. Далее рассмотрим каждый из них подробнее.

Общий состав

Нефть представляет собой смесь приблизительно 1000 веществ разного характера. Основными компонентами являются следующие:

• Углеводороды жидкие. Это 80-90% по массе.
• Органические гетероатомные соединения (4-5%). Из них преобладают сернистые, кислородные и азотистые.
• Металлоорганические соединения (преимущественно никелевые и ванадиевые).
• Растворенные газы углеводородного типа (C1-C4, от десятых долей до 4 процентов).
• Вода (от следов до 10%).
• Соли минеральные. Большей частью хлориды. 0,1-4000 мг/л и выше.
• Растворы солей, органических кислот и механические примеси (частицы глины, известняка, песка).

Углеводородный состав

В основном нефть обладает парафиновыми (обычно 30-35, редко - 40-50% от общего объема) и нафтеновыми (25-75%) соединениями. В меньшей степени присутствуют соединения ароматического ряда. Они занимают 10-20%, а реже - 35%. Это влияет на качество нефти. Также в рассматриваемое вещество входят соединения смешанного или гибридного строения. К примеру, нафтено-ароматические и парафиновые.

Гетероатомные компоненты и описание элементного состава нефти

Вместе с углеводородами в состав продукта входят вещества с примесными атомами (меркаптаны, ди- и моносульфиды, тиофаны и тиофены, а еще полициклические и тому подобные). Они существенно влияют на качество нефти.

Также в состав нефти входят вещества, содержащие азот. Это в основном гомологи индола, пиридина, хинолина, пиррола, карбазола, порфириты. Концентрируются они по большей части в остатках и тяжелых фракциях.

В состав нефти входят кислородсодержащие вещества смолисто-асфальтеновые, фенолы и иные вещества). Обычно они находятся во фракциях высококипящего типа.

Всего в нефти обнаружено свыше 50 элементов. Вместе с упомянутыми веществами присутствуют в данном продукте V (10-5 - 10-2%), Ni (10-4-10-3%), Cl (от следов до 2∙10-2%) и так далее. Содержание указанных примесей и соединений в сырье всевозможных месторождений колеблется в больших пределах. В результате этого говорить о среднем нефтяном химическом составе приходится только условно.

Как классифицируется указанное вещество по составу углеводородов?

В этом плане имеются определенные критерии. Разделяют виды нефти по классу углеводородов. Их должно быть не более 50%. Если один из классов углеводородов составляет не меньше 25%, то выделяют смешанные виды нефти - нафтено-метановые, метано-нафтеновые, нафтено-ароматические, ароматическо-нафтеновые, метано-ароматические и ароматическо-метановые. Первого компонента в них содержится более 25%, а второго - более 50%.

Сырая нефть не применяется. Для получения технически ценных продуктов (в основном это моторное топливо, сырье для химпромышленности, растворители) ее перерабатывают.

Методы исследования продукта

Качество указанного вещества оценивается с целью верного выбора самых рациональных схем его переработки. Это осуществляется при помощи комплекса методов: химических, физических и специальных.

Общие характеристики нефти - вязкость, плотность, температура застывания и прочие физико-химические параметры, а также состав растворенных газов и процент содержания смол, твердых парафинов и смолисто-асфальтеновых веществ.

Главный принцип поэтапного исследования нефти сводится к комбинированию способов ее разделения на определенные компоненты с последовательным упрощением состава некоторых фракций. Их затем анализируют всевозможными физико-химическими методами. Самыми распространенными способами определения первичного фракционного нефтяного состава являются разнообразные типы дистилляции (перегонка) и ректификации.

Согласно результатам проведенного отбора на узкие (выкипающие в районе 10-20 °С) и широкие (50-100 °С) фракции, строится кривая (ИТК) истинных температур кипения данного вещества. Затем проводят установление потенциала содержания отдельных элементов, нефтепродуктов и их компонентов (керосиногазойлевых, бензиновых, масляных дистиллятов, дизельных, а также гудронов и мазутов), углеводородного состава, а также прочих товарных и физико-химических характеристик.

Дистилляцию осуществляют на обычных перегонных аппаратах. Они снабжены ректификационными колонками. В данном случае погоноразделительная способность соответствует 20-22 штукам теоретических тарелок.

Фракции, которые выделили в результате дистилляции, дальше разделяют на компоненты. Затем при помощи разнообразных методов проводят определение их содержания и устанавливают свойства. Согласно способам выражения нефтяного состава и фракций, различают ее групповой, индивидуальный, структурно-групповой и элементный анализы.

При групповом анализе определяют отдельно содержание нафтеновых, парафиновых, смешанных и ароматических углеводородов.

При структурно-групповом анализе углеводородный состав нефтяных фракций определяют в виде среднего содержания в них нафтеновых, ароматических и прочих циклических структур, а также цепей парафиновых элементов. В данном случае проводится еще одно действие - расчет относительного количества углеводорода в нафтенах, парафинах и аренах.

Персональный углеводородный состав определяется исключительно для бензиновых и газовых фракций. При элементном анализе нефтяной состав выражают количеством (в процентах) С, О, S, Н, N и микроэлементов.

Главным методом отделения ароматических углеводородов от нафтеновых и парафиновых и разделения аренов на поли- и моноциклические является жидкостная адсорбционная хроматография. Обычно поглотителем в данном случае служит определенный элемент - двойной сорбент.

Состав углеводородный нефтяных многокомпонентных смесей широкого и узкого диапазона обычно расшифровывают с помощью сочетания хроматографических (в жидкой или газовой фазе), адсорбционных и прочих методов разделения со спектральными и масс-спектрометрическими способами исследований.

Поскольку в мире наметились тенденции дальнейшего углубления такого процесса, как разработка нефти, существенное значение приобретает ее детализированный анализ (особенно высококипящих фракций и остаточных продуктов - гудронов и мазутов).

Основные в России

На территории РФ залежей указанного вещества имеется значительное количество. Нефть (полезное ископаемое) - это национальное богатство России. Она является одним из основных продуктов экспорта. Добыча и переработка нефти - источник значительных налоговых поступлений в бюджет России.

Разработка нефти в промышленных масштабах была начата в конце XIX века. На настоящий момент в России имеются крупные функционирующие районы добычи нефти. Они расположены в различных регионах страны.

Сланцевая нефть в США

В последние годы на рынке углеводородного топлива произошли серьезные изменения. Открытие и разработка технологий его добычи в короткие сроки вывели США в число крупных добытчиков указанного вещества. Это явление было охарактеризовано экспертами как «сланцевая революция». В настоящий момент мир стоит на пороге не менее грандиозного события. Речь идет о массовой разработке нефтяных сланцевых месторождений. Если ранее специалисты предрекали скорый конец эры нефти, то теперь она может продлиться на неопределенный срок. Тем самым становятся неактуальными разговоры об альтернативной энергетике.

Однако информация об экономических аспектах разработки нефтяных сланцевых месторождений очень противоречива. Согласно данным издания «Однако», добываемая сланцевая нефть в США обходится приблизительно в 15 долларов за 1 баррель. При этом вполне реальным представляется дальнейшее удешевление процесса вдвое.

Мировой лидер добычи «классической» нефти - Саудовская Аравия - имеет хорошие перспективы и в сланцевой отрасли: себестоимость барреля составляет здесь всего 7 долларов. Россия в этом отношении проигрывает. В РФ сланцевой нефти обойдется примерно в 20 долларов.

По мнению вышеупомянутого издания, сланцевая нефть может добываться во всех мировых регионах. Каждая страна обладает значительными ее запасами. Однако достоверность приведенных сведений вызывает сомнения, так как информации о конкретной стоимости сланцевой нефтедобычи пока нет.

Аналитик Г. Бирг приводит обратные данные. По его мнению, себестоимость барреля сланцевой нефти составляет 70-90 долларов.

По данным аналитика Банка Москвы Д. Борисова, себестоимость добычи нефти в Мексиканском и Гвинейском заливах достигает 80 долларов. Это примерно равно нынешней рыночной цене.

Г. Бирг также утверждает, что залежи нефти (сланцевой) распределены по планете неравномерно. Более двух третей всего объема сосредоточено в США. На долю России приходится только 7 процентов.

Для добычи рассматриваемого продукта приходится перерабатывать большие объемы горной породы. Ведение такого процесса, как добыча сланцевой нефти, осуществляется карьерным методом. Это серьезно вредит природе.

По мнению Бирга, сложность такого процесса, как добыча сланцевой нефти, компенсируется распространенностью данного вещества на Земле.

Если предположить, что технологии добычи сланцевой нефти выйдут на достаточный уровень, то мировые цены на нефть могут просто обвалиться. Но пока никаких кардинальных изменений в этой сфере не наблюдается.

При существующих технологиях добыча сланцевой нефти может быть прибыльной в определенном случае - только тогда, когда цены на нефть составляют 150 долларов за баррель и выше.

России, по мнению Бирга, так называемая сланцевая революция повредить не сможет. Дело в том, что данной стране выгодны оба сценария. Секрет прост: высокие цены на нефть приносят большие доходы, а прорыв в добыче сланцевого продукта позволит увеличить экспорт за счет разработки соответствующих месторождений.

В этом плане не столь оптимистичен. Развитие добычи сланцевой нефти, по его мнению, сулит обвал цен на нефтяном рынке и резкое падение экспортных доходов России. Правда, в ближайшей перспективе этого бояться не стоит, поскольку сланцевые разработки все еще остаются проблемными.

Заключение

Полезные ископаемые - нефть, газ и подобные им вещества - являются достоянием каждого государства, в котором они добываются. В этом можно убедиться, ознакомившись со статьей, представленной выше.

Добыча

Перед добычей геологам необходимо обнаружить месторождение природного ископаемого. На данном месте начинается постройка нефтедобывающих сооружений, которые призваны помочь человеку добыть нефть. Данные постройки могут располагаться как не земле, так и на воде, они немного различаются по конструкции, но принцип действия у обоих вышек одинаковы. Часто новые месторождения нефти обнаруживают во время обследования прибрежных шельфов.

Другое название топлива «черное золото». Такое название оно получило благодаря собственной значимости в мировой экономике, в том числе и в экономике Российской Федерации. Она является одним из главных поставщиков нефти на мировой рынок. Самые богатые залежи нефти обнаруживаются на Урале, на территории Сибири и н Дальнем Востоке.

Также большие залежи находятся в Ираке, Иране и на территории Саудовской Аравии. Экономика и внешние отношения всех этих стран строится исключительно на продаже нефти в другие страны.

Использование

Нефть в первоначальном виде, по-другому сырая нефть, обычно не применяется на производстве. В переработанном виде получается бензин или другое топливо, такое как керосин. Из топлива получают мазут, а также все виды пластика, в том числе и пластиковую упаковку, и пакеты.

Именно благодаря природному ископаемому по всей планете не прекращается движение автомобильного и другого транспорта, а в современной жизни большая часть атрибутов изготавливается исключительно из нефтепродуктов, например, это корпусы компьютеров и различной техники, а также пластиковые окна и контейнеры.

Все нефтепродукты изготавливаются по различным технологиям и методикам, поэтому их цена значительно различается. При этом переработка готовых материалов приносит вред окружающей среде, а сжигание выкидывает в воздух ядовитые газы, способные отравить все живое.

Запасы

Все запасы природных ископаемых могут заканчиваться. Сейчас люди занимаются разработкой двигателей, которые должны работать без использования данного топлива, а использовать электричество или природную энергию. Но на данный момент все это является экспериментами, а мировая экономика полностью базируется на использовании нефти, как природного ископаемого и главным фактором жизни множества государств, которые живут за счет продажи нефти.

• Чувства человека - сообщение доклад

  Чтобы понять, что такое чувства. Нужно уметь их классифицировать и отличать от эмоций. Когда человек понимает, что такое чувства, ему легче ими управлять и контролировать.

• Жизнь и творчество Виктора Драгунского

  Виктор Юзефович Драгунский – популярный советский писатель. Известен прежде всего по книгам серии «Денискины рассказы».

• Отто фон Бисмарк - доклад сообщение

  Отто Эдуард Леопольд фон Бисмарк (01.04.1815 – 30.07.1898) был премьер-министром Королевства Пруссии с 1862 по 1890 годы; объединил Германию в империю в ходе нескольких войн и стал ее первым канцлером

• Писатель Юрий Бондарев. Жизнь и творчество

  Юрий Васильевич Бондарев (1924 года рождения) является одним из известных советских писателей, чьи произведения характеризуются жанром социалистического реализма.

• Джаз - сообщение доклад по музыке 3, 6 класс

  В современном мире существует большое количество жанров музыки. Некоторые из них совсем новые, а другие радуют человечество уже много лет. Одним из популярных и любимых направлений в музыке является джаз.

Владимир Хомутко

Время на чтение: 4 минуты

А А

Состав и свойства полезного ископаемого нефть

В настоящее время нефть, также, как и природный газ, является одним из самых важных для мировой экономики полезных ископаемых. Она служит сырьем для производства целого ряда необходимых продуктов, выпускаемых предприятиями нефтепереработки и нефтехимии. Поскольку большинство нефтей имеют темный цвет, а также за важность этого ресурса для всей планеты нефть называют «черным золотом».

Краткое описание

Это полезное ископаемое залегает в виде смеси жидких веществ и газа в толще земных пород на значительной глубине (чаще всего от одного до трех километров, но бывает и глубже).

По мере своего приближение к земной поверхности это вещество может превращаться в густую мальту, полутвердый асфальт и в прочие природные материалы (например, в битуминозный песок).

По своему химическому составу и способу происхождения нефть похожа на такие вещества, как природные горючие газы, озокериты и асфальты.

Специалисты называют все полезные ископаемые, обладающие способностью к горению, одним термином – петролиты.

Петролиты, в свою очередь, входят в более широкую группу, называемую каустобиолитами, которые представляют собой горючие биогенные минералы. К каустобилитам, кроме петролитов, относятся также сланцы, торф, бурый и каменный уголь и залежи антрацитового угля.

Значимость нефти

В настоящие время 48 процентов энергоресурсов, потребляемых в мировой экономике, приходится на нефть – полезное ископаемое углеводородной структуры.

Этот факт доказан специалистами и не вызывает никаких сомнений. Нефть является источником множества необходимых продуктов и химических веществ, которые используются в самых разных отраслях промышленности.

Из нефти делают моторные и котельные топлива, смазочные материалы, полимерные волокна, пластмассы, растворители, красители и много другое.

Однако, это полезное ископаемое (впрочем, как и природный газ) – так называемый невозобновляемый ресурс, и рост мирового нефтепотребления, вызывающий повышение цены наряду с истощением существующих месторождений заставляет мировое сообщество искать альтернативные источники энергии. Запасы этого сырья вырабатываются быстро, а на их создание у природы уходят миллионы лет.

Нефть выглядит как жидкое вещество, цвет которого варьируется от светлого (почти прозрачного) до темно-коричневого (почти черного). Бывает желтая и зеленая нефть.

Среднее значение молекулярной массы этого вещества находится в пределах от 220-ти до 300 грамм/моль, хотя у некоторых видов нефтей это показатель достигает значения от 450-ти до 470-ти грамм/моль.

Если говорить о таком важном физическом параметре, как плотность, то она у этого вещества находится в диапазоне от 0,65-ти до 1,05 грамм на кубический сантиметр. Большая часть этого углеводорода имеет плотность на уровне от 0,82-х до 0,95-ти грамм/см³.

По значению этого параметра нефти делятся на:

• легкие (плотность – меньше 0,83 грамм/см³;
• средние (от 0,831 до 0,86 грамм/см³;
• тяжелые (более 0,86-ти грамм на кубический сантиметр).

В этом полезном ископаемом содержится широкий спектр разных веществ (в основном – соединений углерода и водорода), вследствие чего нефть характеризуется не по значению собственной температуры кипения, а по начальному значению этого показателя у входящих в её состав углеводородов. Для легких марок нефти это значение обычно составляет чуть более 28-ми градусов Цельсия, а у тяжелых может быть больше 100 градусов.

Если говорить о , то она варьируется в достаточно широком диапазоне – от 1,98-ми до 265,9 мм²/с. Этот параметр зависит от фракционного состава и температуры этого вещества. Зависимость такова – чем больше в нефти легких углеводородов и чем выше температура, тем ниже значение её вязкости. Кроме того, большое влияние на этот показатель оказывает содержание в нефти смолисто-асфальтеновых компонентов. Чем их больше – тем вязкость выше.

Удельная теплоемкость этой углеводородной смеси находится в пределах от 1,7 до 2,1 кДж/(кг∙К). Удельная теплота сгорания – достаточно невелика – 43,7 – 46,2 МДж/килограмм. Диэлектрическая проницаемость находится в диапазоне от двух до двух с половиной.

Нефть – это легковоспламеняющаяся жидкость.

Она может вспыхивать при температурах от минус 35-ти до плюс 120-ти градусов Цельсия. Это показатель напрямую зависит от газонасыщенности сырья и от его фракционного состава.

Нефть в естественных условиях в воде не растворяется, но может образовывать с ней достаточно стойкие эмульсии.

Растворителями нефти являются определенные вещества, которые относятся к органическим растворителям.

Чтобы разделить водонефтяную эмульсию на воду и собственно нефть, используются специальные отстойники и другие технологические процессы. Кроме того, добытое сырье на промыслах подвергают обессоливанию и, в случае необходимости, обессериванию.

Нефть – это природный ресурс, который является углеводородной смесью с различными примесями, к которым относятся сера, азот, кислородные соединения и менее одного процента металлов. Углеводородные соединения занимают от 80-ти до 90 процентов общей массы этого продукта.

Сернистые соединения – в среднем от 0,1 до 6-ти процентов. Соединения на основе азото и на основе кислорода обычно занимают менее одного процента. Металлы – в основном никель и ванадий. Кроме того, в сырой нефти содержится вода и растворенные в ней газы.

Если рассматривать углеводородную структуру этого вещества, то в ней преобладают парафины (как правило, от 30 до 35 процентов, хотя бывает и 50) нафтены (от 25-ти до 75-ти процентов). Углеводороды ароматической группы занимают от 10-ти до 20-ти процентов, в редких случаях – до 35-ти.

Химический состав этого полезного ископаемого сильно влияет на качественные характеристики нефтяного сырья. К примеру, высокое содержание легких фракций значительно облегчает процесс переработки, а наличие тяжелых фракций, наоборот, затрудняет этот процесс.

Кроме того, чем больше в нефти серы, тем она хуже. Помимо того, что сера и её соединения крайне негативно воздействую на экологию окружающей среды, так они ещё и обладают повышенной коррозионной агрессивностью, что отрицательно влияет на срок службы металлических изделий (например, поршней автомобильного двигателя).

Также этот природный энергоноситель делится по критерию преимущественного класса содержащихся в нем углеводородных соединений.

Если один из таких классов представлен в составе продукта долей более 25-ти процентов, то говорят о смешанных нефтях, классификация которых такова:

• нафтено-метановая нефть;
• метано-нафтеновая;
• нафтено-ароматическая;
• ароматическо-нафтеновая;
• метано-ароматическая;
• ароматическо-метановая.

Такая классификация говорит о том, что содержание первого компонента составляет больше 25-ти процентов, а второго – более половины.

Для практического использования сырая нефть непригодна. Чтобы получить практически применимые продукты, нефть разделяется на фракции (прямая перегонка в ректификационных атмосферных или вакуумных установках), а затем доводят полученные продукты до необходимых товарных кондиций (вторичная нефтепереработка путем крекинга, риформинга и других каталитических процессов). Кроме того, получаемые с помощью переработки нефтепродукты служат сырьем для нефтяной химической промышленности.

Владимир Хомутко

Время на чтение: 7 минут

А А

Основные физические свойства нефти

Физические свойства нефти, так же, как и её химические характеристики, изменяются в достаточно широком диапазоне, в зависимости от её состава. Например, консистенция этой жидкости меняется от легкой и газонасыщенной до тяжелой и густой, с высоким содержанием смол. Цвет этого полезного ископаемого также меняется от светлого, почти прозрачного, до темно-коричневого, почти черного.

Эти нефтяные свойства определяет преобладание в составе этой углеводородной смеси либо легких низкомолекулярных соединений, либо сложно построенных тяжелых соединений с высокой молекулярной массой. Нефть и её применение для производства различных товаров, которые называются нефтепродукты, делают это полезное ископаемое важнейшим энергоносителем в современном мире.

И газа зависят от химической структуры их состава. Этот состав достаточно прост. Основные его элементы – это углерод (С) и водород (Н). Углерода в нефтях содержится от 83-х до 89-ти процентов, водорода – от 12-ти до 14-ти процентов.

Также в нефтях присутствует небольшое количество серы, азота и кислорода, а также примеси различных металлов. Соединения углерода и водорода называются углеводородами (СН).

Нефть – это горючая маслянистая жидкость, цвет которой варьируется от светло-желтого до черного, состав которой в основном представлен углеводородными соединениями.

Из курса школьной химии известно, что все химические элементы образуют между собой различные соединения, соотношения элементов в которых зависит от их валентности. К примеру, вода (Н 2 О) – это два одновалентых атома водорода и одни двухвалентный – кислорода.

Самый простой с химической точки зрения углеводород – это метан (СН 4), который является горючим газообразным веществом, составляющим основу всех природных газов. Обычно в природном газе содержание метана составляет от 90 до 95 процентов и более.

За метаном следуют: этан (С 2 Н 6), пропан (С 3 Н 8), бутан (С 4 Н 10), пентан (С 5 Н 12), гексан (С 6 Н 14) и так далее.

Начиная с пентана, углеводороды из газообразного состояния переходят в жидкое, то есть – в нефть.

Углерод при соединении с водородом образует огромное количество соединений, различных по своему химическому строению и свойствам.

Для удобства все нефтяные углеводороды разделены на три группы:

• Алканы (метановая группа) с общей формулой С n H 2n+2 . Эта группа представляет собой насыщенные углеводороды, поскольку все их валентные связи задействованы. С химической точки зрения они – самые инертные, другими словами – не способны вступать в реакции с другими химическими соединениями. Структура алканов может быть или линейной (нормальные алканы), или разветвленной (изоалканы).
• Цикланы (нафтеновая группа) с общей формулой СnH2n. Их главный признак – пяти – или шестичленное кольцо, состоящее из атомов углерода. Другими словами, цикланы, в отличие от алканов, имеют замкнутую в цепь циклическую структуру. Эта группа тоже представляет предельные (насыщенные) соединения и в реакции с другими химическими элементами они также почти не вступают.
• Арены (ароматическая группа) с общей формулой С n H 2n-6 . Их структура – шестичленные циклы, в основе которых лежит ароматическое бензольное ядро (С 6 Н 6). Их отличает наличие между атомами двойных связей. Арены бывают моноциклическими (одно бензольное кольцо), бициклическими (сдвоенные кольца бензола) и полициклическими (кольца соединены по принципу пчелиных сот).

Нефть и природный газ веществами с постоянным и строго определенным химсоставом не являются. Это сложные смеси природных углеводородов, находящихся в газообразном, жидком и твердом состоянии. Однако эта смесь не является простой в привычном понимании. Ей ближе определение «сложный раствор углеводородов», где в качестве растворителя выступают легкие соединения, а растворенные вещества – это высокомолекулярные углеводороды (в том числе асфальтены и смолы).

Основное отличие раствора от простой смеси заключается в том, что компоненты, входящие его состав, могут вступать во взаимодействие друг с другом как с химической, так и с физической точки зрения, и приобретать в результате таких взаимодействий новые свойства, которых не было в первоначальных соединениях.

Плотность

Физические свойства нефти достаточно разнообразны, но самым важным среди них является её плотность (по-другому – удельный вес). Этот параметр зависит от молекулярных весов входящих в её состав компонентов.

Значение плотности нефти варьируется от 0,71 до 1,04 грамм на кубический сантиметр.

В нефтеносных коллекторах в нефти много растворенного газа, поэтому в природных условиях её плотность меньше (в 1,2 – 1,8 раза), нежели в добытом дегазированном сырье.

По значению этого параметра нефть делится на следующие классы:

• класс очень легких нефтей (плотность – менее 0,8 грамм/см 3);
• легкие нефти (от 0,80 до 0,84 грамм/см 3);
• класс средних нефтей (от 0,84 до 0,88 грамм/см 3);
• тяжелые нефти (плотность – от 0,88 до 0,92 грамм/см 3);
• нефти очень тяжелого класса (> 0,92 грамм на кубический сантиметр).

Вязкость

Вязкость этого полезного ископаемого является свойством этого вещества оказывать сопротивление при перемещении относительно друг друга нефтяных частиц при движении нефти. Другими словами, этим параметром характеризуется подвижность этого углеводородного раствора.

Измеряют вязкость специальным прибором – вискозиметром. Единица измерения в системе СИ – миллипаскаль в секунду, в системе СГС – грамм на сантиметр в секунду (Пуаз).

Вязкость бывает динамической и кинематической.

Динамическая показывает значение силы сопротивления перемещению жидкостного слоя, площадь которого – один квадратный сантиметр, на 1 сантиметр при скорости движения 1 сантиметр в секунду. Кинематическая вязкость характеризует свойство нефти сопротивляться перемещению одной жидкой части относительно другой, учитывая при этом силу тяжести.

Поднятая на поверхность нефть по этому параметру делится на:

Чем легче углеводородная жидкость, тем меньше значение её вязкости. В пласте этот параметр нефти в меньше (причем – в десятки раз), чем , поднятой на поверхность и дегазированной. Значение этого физического параметра велико, поскольку позволяет определить масштабы миграции в процессе формирования залежей.

Величину, обратную вязкости, называют текучестью.

Это – весьма значимый параметр, который влияет на окислительные свойства этого полезного ископаемого. Чем больше в нем сернистых соединений – тем выше коррозионная агрессивность сырья и получаемых их него нефтепродуктов.

По этому показателю нефть бывает:

• малосернистой (до 0,5 процента);
• сернистой (от 0,5-ти до 2-х процентов);
• высокосернистой (> 2-х процентов серы).

Парафинистость

Эта важная характеристика нефти, которая напрямую влияет на технологии, применяемые при ее добыче, а также на её трубопроводную транспортировку. Парафинистость – это содержание в сырье твердых углеводородов, называемых парафинами (формулы – от С 17 Н 36 до С 35 Н 72) и церезинами (от С 36 Н 74 до С 55 Н 112).

Их концентрация в некоторых случаях доходит до 13-14 процентов, а, к примеру, нефть казахского месторождения Узень вообще имеет этот показатель на уровне 35-ти процентов. Чем больше парафинистость, тем труднее добывать и транспортировать сырье. Парафины отличаются способностью к кристаллизации, что приводит к их выпадению в твердый осадок, а это закупоривает поры в продуктивном пласте, появляются отложения на стенках НКТ, в задвижках и на прочем технологическом оборудовании.

По значению этого параметра нефть бывает:

• малопарафинистая (< 1,5 процентов);
• парафинистая (от 1,5 до 6-ти процентов);
• высокопарафинистая (> 6-ти процентов).

Этот параметр по-другому называется газовый фактор.

Он характеризует количество кубометров газа в одной тонне дегазированной нефти. Другими словами, газосодержание – это количественная характеристика того, сколько растворенного газа было в нефти, которая находилась в коллекторе, и какое его количество перейдет в свободное состояние в процессе извлечения сырья на поверхность.

Значение газового фактора может доходить до 300 – 500 кубометров на тонну, хотя среднее его значение варьируется от 30-ти до 100 кубометров на одну тонну.

Давление насыщения

Этот параметр (давление, при котором начинается парообразование) является значение давления, по достижению которого из нефти начинает выделяться газ.

В естественных условиях продуктивного слоя это давление или равно внутрипластовому, иди меньше его. В первом газ полностью растворяется в жидкости, а во втором наблюдается газовая недонасыщенность.

Сжимаемость

Этот параметр обусловлен упругостью нефти и характеризуется коэффициентом сжимаемости (β Н). Этот параметр показывает величину изменения объема сырья в пласте в случае изменения давления на 0,1 МПа.

Коэффициент сжимаемости учитывают на ранних этапах разработки, когда упругость газа и жидкости в пласте еще растрачена, вследствие чего играет в энергетике пласта существенную роль.

Коэффициент теплового расширения

Этот параметр показывает, как изменяется первоначальный объем сырья в случае изменения температуры на 1 градус Цельсия.

Его используют в процессе проектирования и практического применения методов теплового воздействия на продуктивные пласты.

Объемный коэффициент

Этот показатель характеризует – какой объем в коллекторе занимает кубометр дегазированного сырья, пока оно насыщено газом.

Значение этого показателя, как правило, больше единицы. Средние значения колеблются от 1,2 до 1,8, хотя могут доходить и до двух-трех единиц. Объемный коэффициент применяется в расчетах для определения количества запасов, а также при вычислении коэффициента нефтеотдачи продуктивного слоя.

Температура застывания

Температура застывания показывает, при каком температурном значении в пробирке уровень охлажденной нефти не меняется при её наклоне на 45-ть градусов.

Чем больше в нефти твердых парафинов и чем меньше смол – тем выше этот показатель.

Основным оптическим свойством этого вещества является его способность вращать вправо (изредка–влево) плоскость поляризованного светового луча.

Основные носители оптической активности в этом полезном ископаемом – молекулы ископаемых животных и растений, которые называются хемофоссилиями.

При облучении нефтей ультрафиолетом они начинают светиться, что говорит об их способности к люминесценции.

Легкие сорта «черного золота» люминесцируют в голубом и синем спектре, а тяжелые – в желтом и желтовато-буром.

Нефть - ископаемое вещество, представляющее собой маслянистую горючую жидкость. Залежи нефти находят на глубинах от нескольких десятков метров до 5-6 километров. Максимальное количество залежей располагается на глубине 2-3 километра. Нефть остается главным топливным сырьем в мире. Ее доля в мировом энергобалансе - 46%.

Характеристики и виды нефти

По химическому составу нефть - смесь около 1000 веществ. Главный "ингредиент" - углеводороды с различной молекулярной массой. В составе нефти их около 80-85%. Различают три вида углеводородов: парафиновые (метановые), нафтеновые и ароматические. Последние - самые токсичные.

Около 4-5% в составе нефти занимают органические соединения - сернистые, азотистые и кислородные. Остальные компоненты: углеводородные газы, вода, минеральные соли, металлы, механические примеси (песок, глина, известняк).

Цвет нефти разнится: от светло-желтого до темно-коричневого. Встречается и черная нефть, и насыщенно-зеленая и даже бесцветная. Запах тоже может быть разным: от легкого и приятного до тяжелого. Все зависит от содержания в нефти серы, кислорода и азота.

Самый важный показатель качества нефти - ее плотность. Чем она легче, тем выше ценится. Выделяют: легкую нефть (800— 870 кг/м ³), среднюю (870-910 кг/м ³) и тяжелую (свыше 910 кг/м ³). Показатели зависят от состава нефти, от температуры, давления и количества содержания газов. Плотность нефти измеряют ареометром.

Другие параметры, по которым определяется качество нефти: вязкость, температура кристаллизации, горения и вспышки, электрическая проводимость и теплоемкость.

Месторождение нефти

Нефть относится к невозобновляемым ресурсам. Месторождения этого полезного ископаемого классифицируют по-разному: в зависимости от географического месторасположения, от разведанности и изученности, от форм и размеров залежей.

Самая богатая нефтью страна - Саудовская Аравия (36 млрд. тонн). Далее следуют Канада (28 млрд. тонн), Иран (19 млрд. тонн) и Ливия (15 млрд. тонн). Россия в этом списке на 8-ом месте (13 млрд. тонн).

Супергигантские месторождения нефти, запасы которых превышают отметку 5 млрд. тонн: Румайла в Ираке, Кантарел в Мексике, Тенгиз в Казахстане, Аль-Гавар в Саудовской Аравии, Самотлорское в России, Бурган в Кувейте и Дацин в Китае.

Постоянно ведутся работы по разработке новых месторождений. По оценочным данным BP Statistical review of world energy, весьма перспективны в этом отношении Венесуэла и Канада. Специалисты считают, что при нынешних темпах развития промышленности, нефти только в этих двух странах хватит всему миру на 110 лет.

Добыча и переработка нефти

Добыча нефти - весьма сложный процесс, состоящий из множества этапов.

Выделяют три способа нефтедобычи:

Первичный - нефть сама под естественным давлением верхних пластов фонтанирует. Чтобы нефть поднялась на поверхность, используют погружные насосы и станки-качалки. Таким образом добывают до 15% нефти во всем мире.

Вторичный способ. Когда естественного давления уже не хватает, в пласт для усиления давления закачивают пресную воду, углекислый газ или воздух. Коэффициент извлечения нефти в этом случае составляет 45%.

Третичный метод применяют, когда вторичный становится уже не актуальным. В этом случае либо закачивают водяной пар, либо разжижают нефть, нагревая ее до определенной температуры. Таким образом из месторождения можно выкачать еще процентов 15 нефти.

Переработка нефти - многоступенчатый цикл операций, который проводят с целью получения нефтепродуктов из сырья. Вначале нефть очищают от газов, воды, различных примесей, затем транспортируют на нефтеперерабатывающие заводы, где путем сложных операций получают промышленные продукты.

Применение нефти

Люди стали использовать нефть задолго до нашей эры. Так, например, при строительстве стен Вавилона использовали асфальт и битум. Царь Навуходоносор топил нефтью огромную печь. А древнегреческий историк Геродот описывал способ добычи нефти, которым пользовались древние греки. А в Древней Индии нефть вовсю применяли в строительстве.

В настоящее время перечень продуктов, получаемых из нефти, исчисляется тысячами. Достаточно упомянуть, что продукты из нефти используют практически во всех видах промышленности: энергетической, тяжелой и легкой, химической и пищевой. Нефтепродукты нашли применение в автомобилестроении, медицине, в ракетостроении, сельском хозяйстве и строительстве.