» изменилось. Реологическими и геологическими исследованиями доказано, что все реальные тела под действием длительных тангенциальных нагрузок ведут себя как жидкости. В геологических процессах, длительность которых измеряется миллионами лет, в качестве флюидов могут выступать не только газы,водные растворы, нефть, ил, магма,но и глины, соли, ангидриты, известняки и другие твердые вещества.
В данной работе мы рассмотрим только свойства нефти, газа и пластовых вод.
Свойства нефти
По внешнему виду нефть – маслянистая жидкость плотностью 0,65–1,05 г/см 3 от светло-коричневого до почти черного цвета с резким запахом керосина.
По мере накопления знаний о нефти предложены различные классификации, например, по следующим показателям:
- плотности;
- содержанию серы;
- групповому углеводородному составу;
- содержанию асфальто-смолистых веществ;
- природе нефтяного пласта;
- биомаркерам или реликтовым углеводородам.
Следует отметить, что не существует единой классификации нефти даже по плотности. По одной из классификаций различают следующие четыре типа нефти:
- легкая – при плотности менее 0,87 г/см3 ;
- средняя – от 0,87 до 0,92 г/см3 ;
- тяжелая – от 0,92 до 1,0 г/см3 ;
- сверхтяжелая – при плотности более 1,0 г/см3 .
Впервые была изучена пенсильванская нефть Северо-Американского
Основными элементами нефти являются углерод (83…87%) и водород (11…14%).
Наиболее часто встречающаяся примесь сера (до 7%), хотя во многих нефтях серы практически нет. Сера содержится в нефтях в чистом виде (самородная), в виде сероводорода или меркаптанов. Она усиливает коррозию металлов. Азота в нефтях не больше 1,7%; он совершенно безвреден в силу своей инертности. Кислород встречается в нефти не в чистом виде, а в различных соединениях (кислоты, фенолы, эфиры и т.д.); его в нефти не более 3,6%. Из металловв нефти присутствуют железо, магний, алюминий, медь, натрий, олово, кобальт, хром, германий, ванадий, никель, ртуть и другие. Содержание металлов столь мало, что они обнаруживаются лишь в золе, остающейся после сжигания нефти.
Добыча и переработка нефти в регионах России
... нефтедобывающая и нефтеэкспортирующая страна. Предмет исследования моей дипломной работы — региональная специфика добычи и переработки нефти. Целью моей дипломной работы является анализ современной добычи и переработки нефти в Российской Федерации. Для достижения поставленной ...
В зависимости от преобладания в нефти одного из трех представителей групп углеводородов в
Наиболее распространены в природных условиях углеводороды метанового ряда: метан СН 4 , этан С2 Н6 , пропан СзН8 и др. Эти углеводороды называют также предельными или насыщенными, что подчеркивает их небольшую химическую активность, а также плохую способность вступать в соединение с атомами других веществ.
М
(Метан) (Этан) (Пропан)
Метановые — наиболее простые по строению, получившие свое название от самого простейшего из всех углеводородов — метана. Структурная формула метана напоминает простейшее из живых существ — амебу. Только у метана вместо ядра — атом углерода, а протоплазму образуют 4 атома водорода. Каждый следующий углеводород имеет на 1 атом углерода больше, т. е. структурная формула алканов имеет вид: С n Н2n+2 . Как бы не вытягивалась цепочка углеводородов, она всегда будет окружена водородной оболочкой. В нефти встречаются почти все члены этого ряда: СН4 —С4 Н10 — газы; С5 Н12 —С17 Н36 — жидкости; начиная с С18 Н38 — могут находиться в нефти в виде кристаллов и входят в состав парафинов. Отсюда еще одно название углеводородов — парафиновые. Названия первых 10 членов по порядку: метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан. Начиная с четвертого углеводорода — бутана, все имеют несколько разновидностей — изомеров. Молекулы их построены по-разному, хотя химическая формула одинакова. Если основной член ряда имеет вид простой цепочки, то у изомеров цепь ветвится. Различаясь по структуре, по прочности связей, изомеры отличаются и свойствами.
Углеводороды от метана до бутана (С 4 Н10) включительно при атмосферном давлении находятся в газообразном состоянии. Из них состоит нефтяной газ. Углеводородные соединения, содержащие от 5 до 17 атомов углерода в молекуле (С5 Н12 —Ci7 H36 ),— жидкие вещества. Эти соединения входят в состав нефти.
Углеводороды, в молекулах которых имеется свыше 17 атомов углерода, относятся к твердым веществам. Это парафины и церезины, содержащиеся в тех или иных количествах во всех нефтях.
Нефтеновые — это циклические насыщенные углеводороды со структурной формулой С п Н2п . В их молекулах «не хватает» двух атомов водорода. В природных нефтях их нет, они образуются при ее вторичной переработке. Еще одно название углеводородов этой группы — циклопарафины — происходит от способности их колец удерживать при себе цепочку метановых углеводородов. Это свойство определяет и другие: большая плотность, чем у метановых, выше температура кипения и плавления, легко взаимодействуют с галогенами, присоединяют кислород. В нормальных условиях — это всегда жидкости.
Методы и средства для измерения вязкости жидкости
... Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени ... примерно равен единице. Следует учитывать, что при измерении вязкости органических жидкостей с большой кинематической вязкостью поправка Хагенбаха незначительна и составляет доли процента. ...
Ароматические углеводороды получили свое название из-за четко выраженных (не всегда приятных) запахов. По-гречески «арома» означает пахучее вещество. Структурная формула C n H2n-m , где т — четные числа. Представлены такие углеводороды бензолом С6 Н6 и его производными (гомологами).
Ароматические углеводороды сильно недонасыщены водородом, однако химически малоактивны. В нормальных условиях — это жидкости, имеющие очень низкую температуру застывания: от —25 до —88 °С.
Физические свойства и качественная характеристика нефтей и нефтяных газов зависят от преобладания в них отдельных углеводородов или смежных групп.
Нефти с преобладанием сложных углеводородов (тяжелые нефти) содержат меньшее количество бензиновых и масляных фракций. Содержание в нефти большого количества смолистых и парафиновых соединений делает ее малоподвижной, что требует особых мероприятий для извлечения ее на поверхность и последующего транспортирования.
Основные физические свойства нефтей: плотность, вязкость, сжимаемость и др.
Первичная характеристика нефти на промысле определяется по ее плотности, которая колеблется от 760 до 980 кг/м 3 . Легкие нефти с плотностью до 880 кг/м3 наиболее ценные, так как содержат больше бензиновых и масляных фракций.
Плотность нефти — это масса единицы объема, при температуре 20 °С и атмосферном давлении колеблется от 700 до 1040 кг/м 3 . Нефть с плотностью ниже 900 кг/м3 называют легкой, выше — тяжелой. Мазут имеет плотность от 900 до 990 кг/м3 , керосин — 800 — 840 кг/м3 , бензины 700 — 800 кг/м3 , газовые конденсаты — 650 — 720 кг/м3 . Плотность пластовой нефти всегда ниже плотности дегазированной нефти.
Одно из основных физических свойств любой жидкости, в том числе и нефти,— вязкость (или внутреннее трение), т. е. свойство жидкости сопротивляться взаимному перемещению ее частиц при движении. Чем больше вязкость жидкости, тем больше сопротивление при ее движении.
Вязкость — свойство любой жидкости, в том числе и нефти, оказывать сопротивление перемещению ее частиц относительно друг друга, т. е. характеризует подвижность жидкости. Существует динамическая и кинематическая вязкость. Единица динамической вязкости — паскаль-секунда (Па∙с).
Вязкость нефтей обычно намного ниже 1 Пас, поэтому на практике часто пользуются внесистемными единицами — пуаз (П) и сантипуаз (сП): 1 П = 01Па∙с, 1 сП = 10 -3 Пa∙c.
С понижением температуры вязкость увеличивается, с повышением — уменьшается. Динамическая вязкость воды при 20 °С составляет около 1 сП, вязкость нефти в зависимости от ее характеристики и температуры может изменяться от 1 до нескольких десятков сантипуазов, а у отдельных нефтей вязкость достигает 100, даже 200 сП (0,1 —0,2 Па∙с).
Нефти обладают самой различной вязкостью, в несколько раз превышающей вязкость воды. С повышением температуры вязкость любой жидкости (в том числе и нефти) резко уменьшается. Например, при повышении температуры многих бакинских нефтей от 10 до 30°С уменьшается их вязкость в 2 раза. Поэтому во время перекачки вязких нефтей и мазутов их обычно подогревают.
Как уже отмечалось, температура в земной коре увеличивается с глубиной. Поэтому и вязкость нефти в нефтяных пластах всегда меньше, чем на поверхности. С точки зрения добычи нефти это весьма благоприятный фактор, так как чем меньше ее вязкость, тем меньше расход энергии на добычу каждой тонны нефти.
Физические свойства нефти в пластовых условиях значительно отличаются от свойств дегазированной нефти. Это объясняется влиянием на пластовую нефть температуры, давления и растворенного газа.
В условиях пластового давления в нефти всегда растворено определенное количество газа, достигающее иногда 300—400 м 3 на 1 м3 нефти. Растворенный газ резко снижает плотность и вязкость нефти и увеличивает ее сжимаемость и объем.
Сжимаемость нефти — это изменение объема нефти при изменении давления.
Давлением насыщения нефти газом называется давление газа, находящегося в термодинамическом равновесии с пластовой нефтью. Если давление, оказываемое на пластовую нефть, становится ниже давления насыщения, то из нефти начинает выделяться растворенный газ. Нефть, находящаяся в пласте при давлении выше давления насыщения, называется недонасыщенной. Если давление насыщения равно пластовому давлению, то пластовая нефть называется насыщенной.
Газовый фактор. Газовым фактором называется количество газа (в м 3 ), приведенное к атмосферному давлению, приходящееся на 1 т нефти. Для нефтяных месторождений России газовый фактор колеблется от 20 до 1000 м3 /т (в среднем он составляет около 100 м3 /т).
Все нефти в пластовых условиях содержат в растворенном состоянии то или иное количество газа. Обычное значение газосодержанияможет достигать (300-500) м 3 газа в одном кубометре пластовой нефти. Легкие нефти характеризуются высоким газосодержанием – известны нефти, плотности которых в пласте составляют (0,2–0,4) г/см3 . В пластовых условиях вязкость нефти всегда меньше, чем в поверхностных условиях. Например, для Ромашкинского месторождения (Россия) эта разница составляет 5,5 раза, что обусловлено повышеннымгазосодержанием и высокой температурой пласта.
Свойства газа
Различие между сырой нефтью и природным газом – в размерах молекул углеводородов. В нормальных условиях любой углеводород, молекула которого содержит от одного до четырех атомов углерода, существует в виде газа. Природный газ представляет собой смесь четырех «коротких»
Часто в состав природных газов входят азот N2 (до 40 % по объему), углекислота СО2 , сероводород H2 S и редкие газы.
Природный газ бесцветен, а при отсутствии в нем сероводорода — не имеет запаха.
Вследствие высокого давления в подземном коллекторе газ присутствует в виде раствора в сырой нефти. Приведенный к нормальным условиям объем природного газа, растворенного в одном кубометре пластовой нефти, называется газовым фактором пласта. В общем случае с увеличением глубины залегания коллектора газовый фактор повышается. Когда нефть поднимается по скважине к поверхности, давление уменьшается и растворенный газ выделяется из нефти.
Природные газы делятся на три группы:
- газы, добываемые из чисто газовых месторождений;
- газы, добываемые из газоконденсатных
месторождений; - газы, добываемые вместе с нефтью из нефтяных
месторождений.
Все газы представляют собой смеси парафиновых
Природный газ газового месторождения не соприкасается с нефтью и почти целиком состоит из метана. Попутный газ находится в контакте с нефтью, пребывая в виде газовой шапки и в виде раствора в нефти.
Состав газа некоторых месторождений углеводородов, %
|
Месторождение |
CH 4 |
C 2 H6 |
C 3 H8 |
C 4 H10 |
C 5 H12 |
N 2 |
CO 2 |
H 2 S |
|
Астраханское |
58,3 |
1.9 |
0,6 |
0,2 |
0,1 |
1,4 |
11,0 |
26,5 |
|
Оренбургское |
84,0 |
5,0 |
1,6 |
0,7 |
1,8 |
4,2 |
1,1 |
1,6 |
|
Самотлор |
53,4 |
7,2 |
15,1 |
8,3 |
6,3 |
9,6 |
0,1 |
— |
|
Уренгой |
98,8 |
0,1 |
0,03 |
0,02 |
0,01 |
0,7 |
0,3 |
— |
|
Узень |
36,8 |
21,7 |
19,5 |
11,4 |
4,3 |
1,4 |
0,5 |
— |
|
Тенгиз |
78 |
6,4 |
3,0 |
1,6 |
1,2 |
0,9 |
6,0 |
3,8 |
