Нефть - один из представителей класса жидких полезных ископаемых (помимо нее в него входит еще артезианская вода). Свое название она получила от персидского «нефт». Вместе с озокеритом и природным газом образует группу полезных ископаемых, называемых петролиты.
ЧТО ТАКОЕ НЕФТЬ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ФИЗИКИ И ХИМИИ
Это жирная, маслянистая субстанция, цвет и плотность которой варьируется в зависимости от места добычи. Она может быть ярко зеленая или вишнево-красная, желтая, коричневая, черная, а в редких случаях - бесцветная. Текучесть нефти тоже сильно различается: одна будет как вода, другая - вязкой. Но что роднит между собой столь разные по физическим свойствам вещества, так это их химический состав, который всегда представляет собой сложную смесь углеводородов. За прочие свойства отвечают примеси - серы, азота и других соединений, из которых запах зависит преимущественно от наличия ароматических углеводородов и соединений серы.
Название главной составляющей нефти - «углеводороды» исчерпывающе говорит о ее составе. Это вещества, состоящие из атомов углерода и водорода, чья общая формула записывается как СхНу. Простейшим представителем этого ряда является метан CH4, присутствующий в любой нефти.
Элементарный состав среднестатистической нефти можно представить в процентном виде:
- 84 % углерода
- 14 % водорода
- 1-3 % серы
- <1 % кислорода
- <1 % металлов
- <1 % солей
ОСОБЕННОСТИ ЗАЛЕГАНИЯ НЕФТИ И ГАЗА
Нефть и газ обычно попутчики, то есть их находят вместе, но так бывает только при глубине залегания от 1 до 6 километров. Большинство месторождений находится именно в этом диапазоне, причем сочетания нефти и газа бывают разные. Если же глубина залегания меньше километра, то там находят одну нефть, а свыше 6 километров - только газ.
Пласт, где найдена нефть, называется коллектором. Обычно это пористые горные породы, которые можно уподобить твердой губке, которая набирает и удерживает нефть, газ, а также иные подвижные флюиды (к примеру, воду). Другим обязательным условием скопления нефти является наличие пласта-крышки, который препятствует дальнейшему движению флюида, из-за чего тот оказывается заперт в ловушке. Геологи ищут такие ловушки, которые потом зовутся месторождениями, но это не совсем верное название. Потому что нефть или газ зародились гораздо ниже, в слоях, находящихся под большим давлением. В верхние слои они попадают из-за того, что, будучи флюидами легкими, стремятся вверх. Их буквально выдавливает к поверхности земли.
ГДЕ И КОГДА ЗАРОДИЛАСЬ НЕФТЬ
Чтобы понять механизм образования нефти, нужно перенестись мысленно на миллионы лет назад. Согласно биогенной теории (она же - теория органического происхождения), начиная с каменноугольного периода (350 миллионов лет до н.э.) и вплоть до середины палеогена (50 млн. лет до н.э.) многочисленные области мелководья становились местами скопления останков органической жизни - погибающие микроорганизмы и водоросли падали на дно, образуя придонные слои органики. Очень медленно эти слои закрывались другими, неорганическими - наносами песка, к примеру, и опускались все ниже и ниже. Давление увеличивалось, закрывающие слои отвердевали, доступа кислорода к органике не было. Во тьме под действием давления и температуры происходила трансформация останков в простые углеводороды, часть из которых становилась газообразной, часть - жидкой и твердой.
Как только флюидам предоставлялась возможность вырваться из родительского пласта, они устремлялись вверх до тех пор, пока не оказывались в ловушке. Правда, подъем тоже занимал много времени. В ловушках флюиды обычно распределены следующим образом: сверху газ, потом нефть, а в самом низу - вода. Это связано с плотностью каждого из них. Если же на пути флюидов не встретилось непроницаемого пласта, они оказывались на поверхности, где происходило их разрушение и рассеяние. Естественные выходы нефти на поверхность обычно представляют собой озерца густой мальты и полужидкого асфальта, либо же она пропитывает песок, образуя так называемые битуминозные пески.
ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ НЕФТИ
Выход нефти на поверхность не мог не привлечь внимания древнего человека. О самых ранних этапах знакомства практически нет сведений, но в период хорошо развитой материальной культуры нефть использовалась в строительстве - об этом говорят данные из Ирака, где найдены свидетельства использования нефти для защиты домов от влаги. В Египте обнаружилась горючесть нефти, и ее использовали для освещения. Кроме того она нашла применение в мумификации и как герметик для лодок.
Будучи редкой, нефть стала ценным товаром уже в древности: вавилоняне торговали ею на Ближнем Востоке. Предполагается, что именно эта торговля породила множество городов и селений. Также не исключено, что нефть использовалась при создании одного из знаменитых «чудес света» - висячих садов Семирамиды. Там она пригодилась в качестве герметика, не пропускающего воду.
Китайцы же были первыми, кто не удовлетворился источниками, выходящими на поверхность. Именно они изобрели бурение скважин, используя для этого полые бамбуковые стволы с металлическим «буром» на конце. Поначалу они искали соленые источники для добычи соли, но потом нашли нефть и газ. С помощью последнего они и выпаривали соль - поджигая его. Об использовании нефти в Китае на тот период данных нет.
Еще одним древнейшим способом применения нефти стало лечение ею кожных заболеваний. О подобной практике у жителей Апшеронского полуострова говорится в заметках Марко Поло.
Впервые нефть на Руси упоминается только в XV веке. Историки нашли упоминания о сборе сырой нефти на реке Ухта, где она образовывала пленку на поверхности воды. Там ее собирали и делали из нее лекарство или источник света - обычно это была пропитка для факелов.
Новое применение нефти было найдено только в XIX веке, когда была изобретена керосиновая лампа. Ее разработал польский химик Игнатий Лукасевич. Не исключено, что он же был и изобретателем способа извлечения керосина из нефти. За несколько лет до того канадец Абрахам Геснер придумал способ получения керосина из угля, но получении из нефти оказалось более выгодным.
Керосин активно использовался для освещения, поэтому спрос на него рос постоянно. Поэтому нужно было решать вопрос ее добычи. Начало нефтедобывающей промышленности было положено в 1847 году в Баку, где была пробурена первая скважина, давшая нефть. Вскоре скважин стал так много, что Баку прозвали Черным городом.
Но те скважины еще бурились вручную. Первая же скважина, пробуренная паровой машиной, приводившей в движение буровой станок, появилась в России в 1864 году в Кубанской области. Два года спустя на Кудакинском месторождении закончили механическое бурение еще одной скважины.
В мире же начало промышленной нефтедобычи было положено в 1859 году Эдвином Дрейком, который 27 августа этого года пробурил первую в США нефтяную скважину - она имела глубину 21,2 метра и находилась в городке Тайтусвиль в штате Пенсильвания, где и раньше при бурении артезианских скважин часто находили нефть.
Бурение нефтяных скважин резко удешевило добычу нефти и привело к тому, что в скором времени этот продукт стал важнейшим для современной цивилизации. Одновременно это стало началом развития нефтяной отрасли.
ПРИМЕНЕНИЕ НЕФТИ
В настоящее время мы уже не используем нефть в чистом виде. Однако существует множество продуктов ее переработки, без которых немыслим наш мир. После первой перегонки получается пять видов топлива:
- авиационный и автомобильный бензин
- керосин
- ракетное топливо
- дизельное топливо
- мазут
Фракция мазута - источник еще одного ряда продуктов дальнейшей перегонки:
- битум
- парафин
- масла
- котельное топливо
Дальнейшая судьба битума - соединение его с гравием и песком для получения асфальта. Еще один продукт нефти, который тоже используется для дорожных работ - это гудрон, представляющий собой концентрат остатков нефти после ее перегонки. Другой остаток, нефтяной кокс, используется при изготовлении ферросплавов и электродов.
Химическая промышленность использует простейшие углеводороды в качестве сырья для реакций, которые изменяют формулу соединений. В результате получаются пластмассы, резины, ткани, удобрения, красители, полиэтилен и полипропилен, а также множество средств бытовой химии.
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.
Нередко называют нефть «чёрным золотом», так как приносит она неплохую прибыль тем людям, кто ее добывает. Многие задаются вопросом о том, как образовалась нефть и какой ее состав. Далее попробуем разобраться в этом.
Основные компоненты
Приняв к сведению данную информацию, Менделеев создал собственную теорию о том, как образуется нефть в природе. Она гласит, что поверхностные воды, которые проникают вглубь через трещины, вступают в реакцию с металлами и их карбидами. В результате этого образуются углеводороды. Они поднимаются постепенно по тем же самым трещинам в земной коре. Со временем в этих местах образуется нефтяное месторождение. Этот процесс длится не более 10 лет.
Данная теория о том, как образовалась нефть на земле, дает право утверждать ученым, что запасов этого вещества хватит еще на многие столетия. То есть месторождения этого полезного ископаемого смогут восстанавливаться, если человек будет на время добычу прекращать. Это сделать в условиях постоянного роста численности населения абсолютно невозможно. Одна надежда остается на новые месторождения. На сегодняшний день приводятся работы по выявлению новейших доказательств истинности абиогенной теории. Известный московский ученый показал, что если нагреть до 400 градусов любой углеводород, который обладает полинафтеновой составляющей, то будет происходить выделение чистой нефти. Это является достоверным фактом.
Нефть искусственная
В лабораторных условиях можно получить данный продукт. Это научились делать еще в прошлом веке. Зачем же люди добывают глубоко под землей нефть, а не получают ее путем синтеза? Дело в том, что у нее будет огромная рыночная стоимость. Ее производить совсем невыгодно.
Тот факт, что данный продукт получать можно в лабораторных условиях, подтверждает вышеуказанную абиогенную теорию. Ее в последнее время поддерживают многие.
Из чего образуется природный газ
Рассмотрим для сравнения происхождение этого полезного ископаемого. Умершие живые организмы, опустившись на дно моря, находились в такой среде, где они не распадались ни в результате окисления (там отсутствует практически воздух и кислород), ни под действием микробов. В итоге из них образовывались илистые осадки. Благодаря геологическим движениям, опускались они на большие глубины, проникая в земные недра. На протяжении миллионов лет подвергались эти осадки действию высоких температур и давлений. В результате этого проходил определенный процесс в этих отложениях. То есть углерод, который содержался в осадках, переходил в соединения, называемые углеводородами. Этот процесс является немалозначимым в образовании указанного вещества.
Углеводороды высокомолекулярные являются жидкими веществами. Из них и создалась нефть. А вот низкомолекулярными углеводородами являются вещества газообразного типа. В природе встречается их немалое количество. Как раз из них природный газ и получается. Только для этого необходимы более высокие давления и температура. Поэтому там, где добывают нефть, всегда присутствует и природный газ.
Со временем многие отложения данных полезных ископаемых ушли на значительную глубину. На протяжении миллионов лет их перекрыли осадочные породы.
Определение цены на нефть
Рассмотрим и эту терминологию. Ценою на нефть является наличие денежного эквивалента соотношения предложения и спроса. Здесь имеется определенная взаимосвязь. То есть если падает предложение, то до выравнивания со спросом стоимость растет.
Цена на нефть также зависит от котировки фьючерсов или контрактов на данный продукт того или другого сорта. Это является существенным фактором. Благодаря оперативной котировке нефти иногда выгодно торговать фьючерсами на фондовых индексах. Стоимость данного продукта обозначается в международном формате. А именно в американских долларах за баррель. Так, стоимость в 45.50 на UKOIL означает, что указанного продукта марки Brent стоит 45.50 $.
Цена на нефть - это очень важный показатель для фондового рынка России. Его значение имеет большое влияние на развитие страны. В основном динамика данного показателя определяется из того, какая экономическая ситуация в Соединенных Штатах. Это немаловажно знать в решении вопроса о том, как образуется цена на нефть. Для эффективного прогнозирования динамики фондовой биржи необходим обзор стоимости данного полезного ископаемого за определенное время (за неделю), а не только то, какая цена сегодня.
Итог
Все вышеизложенное содержит немало полезной информации. Ознакомившись с данным текстом, каждый сможет разобраться в решении вопроса о том, как образуется нефть и газ в природе.
Нефть (из тур. neft , от персидск. нефт ) - природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений.
Относится к каустобиолитам (ископаемое топливо). Подавляющая часть месторождений нефти приурочена к осадочным породам. Цвет нефти варьирует в буро-коричневых тонах (от грязно-жёлтого до тёмно-коричневого, почти чёрного), иногда она бывает чисто чёрного цвета, изредка встречается нефть окрашенная в светлый жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная, а также насыщенно-зелёная нефть. Имеет специфический запах, также варьирующий от легкого приятного до тяжелого и очень неприятного. Цвет и запах нефти в значительной степени обусловлены присутствием азот-, серо- и кислородсодержащих компонентов, которые концентрируются в смазочном масле и нефтяном остатке. Большинство углеводородов нефти (кромеароматических) в чистом виде лишено запаха и цвета.На протяжении XX века и в XXI веке нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых.
По химическому составу и происхождению нефть близка к природным горючим газам и озокериту. Эти ископаемые объединяют под общим названием петролитов. Петролиты относят к ещё более обширной группе так называемыхкаустобиолитов - горючих минералов биогенного происхождения, которые включают также другие ископаемые топлива (торф,бурые и каменный уголь, антрацит, сланцы).
Нефть обнаруживается вместе с газообразными углеводородами на глубинах от десятков метров до 5-6 км. Однако на глубинах свыше 4,5-5 км преобладают газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством лёгких фракций. Максимальное число залежей нефти располагается на глубине 1-3 км. На малых глубинах и при естественных выходах на земную поверхность нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и другие образования - например, битуминозные пески и битумы.
Название нефти (слово petroleum )
Слово petroleum , обозначающее нефть в английском и некоторых других языках, образовано сложением двух слов: греч.πέτρα - камень и лат. oleum - масло, то есть буквально «каменное масло», либо напрямую от греч. πετρέλαιο - масло. Происхождение русского названия точно не установлено, и существует несколько версий. По одной из них, слово пришло в русский язык из персидского, (naft посредством турецкого, в котором изменилось на тур. neft ). В Древней Персии существовало огнепоклонничество, и во время обрядов жрецы черпали жидкость из углублений, выкопанных близ естественных выходов нефти к самой поверхности, а затем поджигали её; этот обряд назывался «нафтой». Некоторые языковеды считают природой слова индийское «нафата» (просачиваться, стекать), предполагая что позже оно перешло в персидский язык. Другие считают, что персидское nаft - «нефть» является исконным и восходит к древнеиранскому слову со значением «влажный». Третьи считают, что naft заимствовано из семитских языков, где глагольный корень npt означает плевать (нефть, находящаяся у самой поверхности и как правило густая, при образовании отверстия в земле начинает плевками поступать в него). В немецком языке нефть - нем. Еrdöl , что буквально означает «земляное масло», венг. кооlаj - «каменное масло», яп. 石油 (сэкию) - «каменное масло», фин.vuoriöljy - «горное масло».Происхождение нефти
Основная статья: Происхождение нефти Нефть - результат литогенеза. Она представляет собой жидкую (в своей основе) гидрофобную фазу продуктов фоссилизации (захоронения) органического вещества (керогена) в водно-осадочных отложениях. Нефтеобразование - стадийный, весьма длительный (обычно 50-350 млн лет) процесс, начинающийся ещё в живом веществе. Выделяется ряд стадий:- осадконакопление - во время которого остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов;
- биохимическая - процессы уплотнения, обезвоживания и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода;
- протокатагенез - опускание пласта органических остатков на глубину до 1,5-2 км при медленном подъёме температуры и давления;
- мезокатагенез , или главная фаза нефтеобразования (ГФН) - опускание пласта органических остатков на глубину до 3-4 км при подъёме температуры до 150 °C. При этом органические вещества подвергаются термокаталитической деструкции, в результате чего образуются битуминозные вещества, составляющие основную массу микронефти. Далее происходит отгонка нефти за счёт перепада давления и эмиграционный вынос микронефти в песчаные пласты-коллекторы, а по ним в ловушки;
- апокатагенез керогена , или главная фаза газообразования (ГФГ) - опускание пласта органических остатков на глубину более 4,5 км при подъёме температуры до 180-250 °C. При этом органическое вещество теряет нефтегенерирующий потенциал и реализовывает метаногенерирующий потенциал.
И. М. Губкин выделял также стадию разрушения нефтяных местозарождений .
Убедительные доказательства биогенной природы нефте-материнского вещества были получены в результате детального изучения эволюции молекулярного состава углеводородов и их биохимических предшественников (прогениторов) в исходных организмах, в органическом веществе осадков и пород и в различных нефтях из залежей. Важным явилось обнаружение в составе нефти хемофоссилий - весьма своеобразных, часто сложно построенных молекулярных структур явно биогенной природы, то есть унаследованных (целиком или в виде фрагментов) от органического вещества. Изучение распределения стабильных изотопов углерода (12 C, 13 C) в нефти, органическом веществе пород и в организмах (А. П. Виноградов, Э. М. Галимов) тоже подтвердило неправомочность неорганических гипотез.
Тем не менее, и в настоящее время некоторые учёные (преимущественно в России) отстаивают неорганические гипотезы происхождения нефти. В частности, утверждается, что к образовавшейся в древние эпохи органическим путем нефти постоянно добавляются малые количества нефти, якобы образующиеся неорганическим путем. Если это верно, то это означает гипотетическую неисчерпаемость запасов нефти
Свойства нефти
Физические свойства нефти
Нефть - жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого (почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зелёной нефти). Средняямолекулярная масса 220-400 г/моль (редко 450-470). Плотность 0,65-1,05 (обычно 0,82-0,95) г/см³; нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгкой нефти , 0,831-0,860 - средней нефти , выше 0,860 - тяжёлой нефти .Плотность нефти, как и других углеводородов, сильно зависит от температуры и давления. Она содержит большое число разных органических веществ и поэтому характеризуется не температурой кипения, а температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно >28 °C, реже ≥100 °C в случае тяжёлых не́фтей) и фракционным составом - выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом в определённых температурных пределах, как правило до 450-500 °C (выкипает ~ 80 % объёма пробы), реже 560-580 °C (90-95 %).
- Температура кристаллизации от −60 до + 30 °C; зависит преимущественно от содержания в нефти парафина (чем его больше, тем температура кристаллизации выше) и лёгких фракций (чем их больше, тем эта температура ниже).
Нефть - легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от −35 до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов). Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.
Химический состав нефти
Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть - жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80-90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4-5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты - растворённые углеводородные газы (C 1 -C 4 , от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1-4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси. В основном в нефти представлены парафиновые (обычно 30-35, реже 40-50 % по объёму) и нафтеновые (25-75 %) соединения. В меньшей степени - соединения ароматического ряда (10-20, реже 35 %) и смешанного, или гибридного, строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические). Наряду с углеводородами в состав нефти входят вещества, содержащие примесные атомы. Серосодержащие - H 2 S , меркаптаны, моно- и дисульфиды, тиофены итиофаны, а также полициклические и т. п. (70-90 % концентрируется в остаточных продуктах - мазуте и гудроне); азотсодержащие - преимущественно гомологипиридина, хинолина, индола, карбазола, пиррола, а также порфирины (большей частью концентрируется в тяжёлых фракциях и остатках); кислородсодержащие -нафтеновые кислоты, фенолы, смолисто-асфальтеновые и др. вещества (сосредоточены обычно в высококипящих фракциях). Элементный состав (%): 82-87 °C; 11-14,5 Н; 0,01-6 S (редко до 8); 0,001-1,8 N; 0,005-0,35 O (редко до 1,2) и др. Всего в нефти обнаружено более 50 элементов. Так, наряду с упомянутыми, в нефти присутствуют V(10 −5 - 10 −2 %), Ni(10 −4 −10 −3 %), Cl (от следов до 2·10 −2 %) и т. д. Содержание указанных соединений и примесей в сырье разных месторождений колеблется в широких пределах, поэтому говорить о среднем химическом составе нефти можно только условно. Часто нефтяная залежь занимает лишь часть коллектора, и поэтому, в зависимости от характера пористости и степени цементации породы (гетерогенности залежи). Обнаруживается различная степень насыщенности нефтью отдельных её участков в пределах самой залежи.Иногда этой причиной обусловливается наличие непродуктивных участков залежи. Обычно нефть в залежи сопровождается водой, которая ограничивает залежь вниз по падению слоёв либо по всей её подошве. Кроме того, в каждой залежи нефти вместе с ней находится т. н. плёночная, или остаточная вода, обволакивающая частицы пород (песков) и стенки пор.
- В случае выклинивания пород коллектора или обрезания его сбросами, надвигами и т п. дизъюнктивными нарушениями залежь может либо целиком, либо частично ограничиваться слабопроницаемыми породами. В верхних частях нефтяной залежи иногда сосредоточивается газ (т. н. «газовая шапка»). Дебит скважин, помимо физических свойств коллектора, его мощности и насыщения, определяется давлением растворённого в нефти газа и краевых вод.
По способности растворяться в органических жидкостях, в том числе в:нефть, как и:
- сероуглероде,
- хлороформе,
- спиртобензольной смеси
учеными принято относить к группе битумов.
- другие петролиты,
- вещества, извлекаемые этими растворителями из торфа,
- вещества, извлекаемые этими растворителями из ископаемых углей
Сорта товарной нефти
Основная статья: Сорта товарной нефти
Введение сортности необходимо в связи с разностью состава нефти (содержания серы, различного содержания групп алканов, наличия примесей) в зависимости от месторождения. Стандартом для цен служит нефть сортов WTI и Light Sweet (для западного полушария и вообще ориентиром для других сортов нефти), а также Brent(для рынков Европы и стран ОПЕК).
Чтобы упростить экспорт были придуманы некие стандартные сорта нефти, связанные либо с основным месторождением, либо с группой месторождений. Для России это тяжёлая Urals и лёгкая нефть Siberian Light. В Великобритании - Brent, в Норвегии - Statfjord, в Ираке - Kirkuk, в США - Light Sweet и WTI. Часто бывает, что страна производит два сорта нефти - лёгкую и тяжёлую. Например в Иране это Iran Light и Iran Heavy .
Горное масло из . Думаете о продукте питания, или косметическом средстве? Житель Поднебесной подумал бы о другом.
Горным маслом в КНР называют нефть . Ши йоу, — примерно так звучит ее название в оригинале. В 21-ом веке нефть добывают повсюду.
Но, Китай – первая страна, где пробурили скважину. Произошло это еще в 347-ом году. Для бурения применили стволы бамбука.
Запасы нефти использовали в качестве топлива для выпаривания морской воды. Из нее китайцы получали .
Нефтью, так же, снабжали армию Поднебесной. наливали топливо в керамические горшки, поджигали и бросали во врагов.
Как видно, еще в начале нашей эры народ Китая знал и ценил свойства нефти. Но, китайцы затруднялись ответить, чем она является. К 21-му веку ученые детально разобрались в этом вопросе.
Что такое нефть
Нефть – черное золото . Известная всем фраза подчеркивает важность жидкости, ее весомую роль в истории.
Однако, более нефть с ничего не объединяет. Природа драгоценного металла неорганическая.
Же – полезное ископаемое предположительно органического происхождения.
От 80-ти до 90 процентов его состава приходятся на углеводороды. Еще около 9-18-ти процентов занимает простой водород.
На кислород, , и прочие неорганические составляющие приходиться не более 10%.
Однако, углеводороды, считающиеся следствием разложения органики, то есть остатков растений и , могут иметь и неорганическое происхождение.
С этим связаны теории, как нефть образуется . Их три. Подробности в отдельной главе. Пока же, продолжим рассмотрение топлива.
Оно жидкое и, действительно, маслянистое. В зависимости от состава, нефть и нефтепродукты бывают , бурыми, зеленоватыми, желтоватыми.
Встречается даже полностью прозрачное топливо. Такое имеется, к примеру, на Кавказе.
С экономической точки зрения нефть сегодня – это товар сырьевого , от цены которого зависит стоимость другой продукции.
Этому вопросу, так же, будет посвящена отдельная глава. С политической же точки зрения, жидкий энергоноситель – причина масштабных войн и локальных конфликтов.
Все хотят контролировать месторождения нефти, но не у всех они есть. Наличие залежей – еще не гарантия успеха и экономического благополучия.
Формула нефти может быть разная, а значит, будут разниться и свойства. От них зависит эффективность топлива, его качественные параметры, «запросы» на доработку.
Свойства нефти
Есть месторождения нефти текучей, словно вода, и смолистой. Дело в плотности энергоносителя.
Показатель тем выше, чем больше асфальтосмолистых веществ. Это высокомолекулярная органика на основе серы, водорода, кислорода и углерода.
Наличие асфальтосмол способствует образованию водонефтяных эмульсий, то есть смесей взаимнонерастворимых компонентов.
Промышленникам приходиться очищать углеводороды от воды, что увеличивает стоимость переработки. Вывод: смолистая нефть считается низкокачественной.
В смолистых углеводородах повышено содержание серы. Это еще один риск. Сера ускоряет коррозию аппаратуры, а она в нефтепроизводстве, как известно, не из дешевых.
Плотность нефти варьируется в пределах от 8-ми до 9,98 граммов на кубический сантиметр.
Нижняя планка – энергоносители, богатые светлыми фракциями. Именно из них получают бензиновые и дизельные дистилляты.
Получается, менее плотная, светлая нефть ценнее темной, маслянистой. Однако, пользу можно извлечь из обоих типов. Об этом поговорим в главе «Применение».
Светлые фракции нефти выкипают при температуре до 350-ти градусов Цельсия. Желательно 60-процентное присутствие легких компонентов.
Такова норма, к примеру, для производства дизельного топлива. Если содержание светлой фракции меньше, значит, много парафинов. Они негативно влияют на качество топлива.
На свойства нефти влияет и концентрация хлористых . Их наличие в составе – следствие загрязнения сырья при его добыче.
Приходиться проводить обессоливание. В противном случае, как и при избытке серы, увеличивается коррозия оборудования.
Она проявляется особенно «ярко», если ведется переработка нефти , насыщенной водой.
При высокой температуре она растворяет хлористые соли, а значит, образуется хлористый водород. Он-то и разъедает поверхности.
Вода часто входит в состав эмульсий нефти, — тех самых, что в избытке встречаются в смолистых сортах.
Но, встречается и энергоноситель, в котором влага содержится в чистом виде, отдельно.
Вода, кстати, является постоянной спутницей нефти. Если не входит в ее состав, то располагается рядом.
Образование нефти
Наличие рядом с нефтью воды – одно из свидетельств ее органического происхождения. Его, так же, называют биогенным.
Считается, что, энергоресурс формировался в водоемах. Необходимые условия – стоячая вода, ее высокая температура, обилие жизни, а значит, и смерти.
Отмирая, водоросли, рыбы, планктон, опускались на дно, где перегнивали. В стоячей воде мало кислорода, поэтому, процесс не завершался полностью.
При распаде органики выделялись газы. Меж биогенных материалов затесывались песок, вода.
Если водоем располагался среди песчаников и прочих пористых пород, илистые массы со дна просачивались сквозь них.
Встречая на пути непроницаемые , массы останавливались, растекаясь между контрастными по структуре слоями земной коры.
Теперь оставалось закрыть нефть непроницаемым слоем и сверху. Водоем со временем исчезал.
Подвижки литосферных плит, выветривание и прочих камней, содержащих , приводили к наносу и над нефтяными озерами.
Так сырье попадало в ловушку. Снизу и сверху – пласты , по бокам – вода.
Она ведь тоже просачивалась сквозь породы, почти не смешивалась с углеводородами, отходя в стороны от них.
Нефть залегает в ловушках антиклиналях. Они служат свидетельством тектонических процессов, которым местность когда-то подверглась.
Антиклинали – пласты пород, выгнутые вверх. Отложение земной коры формируются горизонтально.
Если появляются волны, значит, что-то давило снизу, а это – магма, прорывающаяся между литосферными плитами при их растрескивании, столкновении.
Получается, нефть стоит искать там, где некогда были моря, озера, и тектоническая активность.
Согласно биогенной теории происхождения энергоносителя, на его формирование требуются миллионы лет.
Некоторые ученые даже считают, что нефть – стадия преобразования антрацита, то есть, .
На его образование уходит примерно 400 000 000 лет. Что уж тогда говорить о жидких углеводорода.
В общем, если придерживаться органической теории, нефть – невосполнимый продукт, поскольку тратиться быстрее, чем образуется.
Вторая теория происхождения жидкого топлива – неорганическая, или минеральная.
Выдвинута в 1805-ом, а к 1877-му ее поддержал даже – приверженец биогенных взглядов на рождение нефти.
Суть гипотезы в формировании сырья на больших глубинах, где «царят» высокие температуры.
Если здесь есть вода и карбиды металлов, они вступят в реакцию. Так и образуется нефть .
К 2016 -му году проведена масса успешных экспериментов по неорганическому синтезу углеводородов.
Первые опыты состоялись в 1870-ых. Пример реакции: 2FeC + 3H 2 O = Fe 2 O 3 + H2COCOCH 4 .
Согласно минеральной теории, нефть может быстро восполняться, и человечество зря бьет в набаты по поводу ее дефицита.
Нужно лишь искать вновьобразовавшиеся месторождения. Со временем, тектонические подвижки, давление, проталкивают их ближе к поверхности.
Биогенная и минеральные теории образования нефти – соперники. Но, есть и третья гипотеза, стоящая особняком, мало кем поддерживаемая.
Выдвинута в конце 19-го века, может считаться подвидом неорганической. Говорится, что нефть сформировалась все из тех же минеральных веществ, но еще на начальном этапе жизни планеты.
На такую мысль натолкнуло наличие углеводородов в хвостах комет, . Сначала углеводороды находились в газовой оболочке Земли.
Но, она остывала, формировались горные породы. Они поглощали углеводороды, накапливали.
Если это правда, то нефть, как и в случае биогенного происхождения – ресурс невосполняемый.
Добыча нефти
Какая нефть в антиклиналях? Конечно, неочищенная. Углеводороды смешаны с газами, водой.
От их количества, температуры в слоях месторождения, зависит давление, образующееся в ловушке.
Оно может быть слабым. В этом случае, промышленникам приходиться устанавливать специальные насосы, чтобы выкачивать жидкость на поверхность.
Но, давление может и зашкаливать. Тогда, сырье самостоятельно устремляется к еще необорудованным скважинам, что создает проблемы.
Движение жидкости к скважине – первый этап добычи. Курс нефти от забоя до устья – вторая стадия.
Сбор сырья и его разделение на фракции – предфинальная стадия. Остается очистить нефть и транспортировать ее к переработчикам.
Применение нефти
При переработке нефти выделяется газ. Но, его не используют из-за несоответствия гостам.
Требуется затратить много сил и средств, чтобы ресурс можно было пускать по трубам.
Начни подавать газ из нефти в необработанном виде, это, в лучшем случае, закончиться копотью в помещениях с газовыми плитами.
Теперь, об используемых углеводородах нефти. Россия , как и другие страны, потребляет около 5-ти основных фракций.
Наиболее легкая – газолиновая. Она идет на производство бензинов, как авиационных, так и автомобильных.
Вторая фракция – лигроиновая, нужна для тракторного топлива. Керосиновые углеводороды закупают для пуска ракет и реактивных самолетов.
Дизельное топливо – это четвертая фракция, называемая газойлем. По сравнению с легкой фракцией, ее температура кипения вырастает минимум в 3,5 раза.
Пятая фракция нефти – мазут. Это самая тяжелая составляющая, состоящая из углеводородов с большим числом атомов.
Отделенный от них баррель нефти – ходовой товар. Но, польза есть и в мазуте. Из него получают соляровые и смазочные масла, вазелин и парафины.
Не стоит забывать, что нефть служит сырьем для производства многих синтетических тканей, резин, пластиков.
В общем, углеводородов в жизни человека гораздо больше, чем имеется в баке личного автомобиля.
Цена на нефть
Эталоном энергоносителя считается нефть «Брент» . Она добывается в Северном море, то есть, является российской.
Продукт – ни один вид топлива, а смесь нескольких. На 22-е июня 2016-го года стоимость нефти марки «Брент» составляет почти 51 рубль.
Для отечественной экономики это лучше установленных среднегодовых прогнозов в 40 рублей за баррель, то есть, примерно за 160 литров.
От цены на нефть, во многом, зависит иностранных валют и стоимость продукции, почти всей.
Даже то, что производится внутри страны, часто содержит импортные комплектующие, составляющие. Так что, «Брент» — главный России и ее главная надежда на светлое будущее.
