6. Состав и физико-химические свойства нефтей и газов.

Н. Представляет собой вязкую жидкость темно – коричневого, чаще черного цвета. Жирную на ощупь, состоящую из различных смесей углеводородов.

Элементный состав нефти

Н. состоит из углерода – 82-87 %, водорода – 11-14 %, кислорода – 0,7-0,2 %, азота – 0,1-0,3% и серы -0,09-0,5%. В небольшом количестве встречаются гетероэлементы (фосфор, вандий, никель, железо, алюминий). Установлено что в нефти присутствуют три основные группы углеводородов: Метановая, нафтеновая и ароматическая.

Метановые (парафиновые): СН4 – метан, С2Н6 – этан, С3Н8 – пропан, С4Н10 – бутан, --- газы. С5Н12 – С16Н34 – жидкие углеводороды. С17Н36 и выше – твердые парафиновые вещества.

Нафтеновые. Для этих углеводородов характерно циклическое строение. Они состоят из нескольких групп СН2.

Ароматические – имеют также циклическое строение но при этом углеводородные атомы связаны друг с другом простыми и двойными связями.

Чем тяжелее нефть тем больше она содержит асфальто – смолистых веществ.

1.Малосмолистые 1-10%, 2.Смолистая 10-20%, 3.Высокосмолистая 30-40 %.

По содержанию серы:

1.Малосернистая до 0,5%, 2.Сернистая 0,5-2%, 3.Высокосернистая 2-4 %.

Физические св–ва нефтей

1.Плотность нефти – отношение массы к объему. На практике используется относительная плотность, которая представляет собой отношение плотности нефти при температуре 20 С. к плотности воды при температуре 4 С. По плотности нефти классифицируются:

1.Легкие до 0,81 г/см³, 2.Средние 0,81 – 0,87 г/см³, 3.Тяжелые 0,87-0,92 г/см³, 4.Очень тяжелые – когда выше 0,92 г/см³.

Вязкость – свойство жидкости или газа оказывать сопротивление при перемещении ее частиц при движении. Различают динамическую, кинематическую и относительную вязкость.

Динамическая вязкость – выражает величину сопротивления в Динах взаимному перемещению двух слоев жидкости с поверхностью 1 смІ отстоящих друг от друга на 1см при скорости перемещения 1 см/с.

Кинематическая вязкость – отношение абсолютной вязкости к вязкости воды.

Поверхностное натяжение – сила с которой жидкость сопротивляется в увеличение своей поверхности (Джоуль/мІ).

Температура застывания и плавления нефтей зависит от химического состава – чем больше парафинов- тем выше температура застывания. Чем больше смол – тем ниже температура застывания.

Температура кипения углеводородов зависит от их строения: чем больше атомов С входит в состав молекулы, тем выше температура кипения

Нефть является диэлектриком.

Физико – химические свойства газа

Газ - постоянный спутник нефти. Чисто нефтяных месторождений нет, в них всегда присутствует растворенный газ. Газ в земной коре может находится в следующих видах:

1.Свободное состояние (газовые шапки)

2.Растворенное состояние

3.Твердое состояние (газогидрат)

4.В порах горных пород

5.Газовые струи (вулканические и тектонические)

Природный газ представляет собой смесь предельных углеводородов в небольших количествах могут присутствовать неуглеводородные газы (азот, гелий, СО2, сероводород и аргон). Различают чистые газы и попутные. Чистые газы представлены в основном метаном (до 98,8%). Попутные газы (этан, пропан, бутан – до 50%) – жирные газы.

Физические свойства газов:

Плотность газа зависит от давления и температуры, на практике используют относительную плотность газа по отношению к воздуху. Вязкость газа очень мала и это обеспечивает очень высокую подвижность по трещинам и порам. Растворимость газа зависит от состава нефти, газа, температуры и давления. Растворимость газа подчиняется закону Генри:

Vраств.газа = ki*Р ( при давлении до 5 Мпа) , где k – коэффициент растворимости, Р – давление.

При более высоком давлении растворимость газа подчиняется другим законам.

Объемный коэффициент пластового газа: k_ПГ=V_{пласт. усл}/V_{станд. усл} (стандартные условия t=20 C, P=0.1МПа)

Газоконденсаты

Не только газ способен растворятся в нефти но и нефть может растворяться в газе. Длоя этого необходимы следующие условия:

1.Объем газа больше объема нефти

2.Температура 90-95 С.

3.Давление 20-25 Мпа

Ретроградное испарение – когда из газообразных образуются жидкие углеводороды.

Жидкая часть углеводородов называется ретроградный конденсат. Плотность его 0,65-0,7 г/см³. Конденсаты еще называют светлыми нефтями т.к. они не содержат асфальто – смолистых веществ.

Газогидраты – газ находится в твердом состоянии, для этого необходимы:

1.низкая температура

2.Высокое давление

3.Небольшие глубины

Газогидраты образуются в районах вечной мерзлоты и представляют собой рыхлый снег или лед.