Введение

Качество нефти является одним из определяющих факторов при её переработке. Одним из основных показателей качества нефти считается ее плотность.

Практика показала, что легкие нефти содержат сравнительно большое количество бензиновых и керосиновых фракций, а смол и серы — мало. Из них получаются смазочные масла высокого качества. Тяжелые нефти, напротив, характеризуются большим содержанием смол, малопригодны для производства смазочных масел, могут служить сырьем для производства высококачественных битумов и дают относительно малый выход светлых нефтепродуктов.

Более точно о направлениях переработки нефтяного сырья судят по данным о количестве углеводородов, выкипающих при различных температурах (выход фракций).

О коррозионной активности нефтей судят по содержанию серы (сероводорода, метил- и этилмеркаптанов), а также хлористых солей.

Содержание парафина в нефтях влияет на технологию их транспорта и предопределяет технологию их переработки. Так при содержании парафина менее 1,8% реактивное топливо и дизельное топливо зимнее могут быть получены без депарафинизации. С другой стороны, транспортировка нефтей с повышенным содержанием парафина требует применения специальных методов перекачки («горячая», с предварительной термообработкой и т.д.). Содержание воды и мехпримесей в нефти свидетельствует о качестве её подготовки.

Для контроля за процессами разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений, промыслового сбора, подготовки и транспорта продукции скважин, характеристики товарных качеств нефти необходимо знание физико-химических свойств нефти, газа и конденсата.

Специалист должен владеть методами проведения стандартных испытаний по определению плотности, вязкости нефти и методами расчета этих свойств по результатам стандартных испытаний, хроматографическим методом определения состава природного газа, методами расчета молекулярной массы, плотности, относительной плотности и теплоты сгорания газа по его составу, методами пересчета плотности нефти и газа с одной температуры на другую, методами пересчета вязкости нефти с одной температуры на другую.

1. Плотность нефти и нефтепродуктов

Плотность — важнейшая характеристика нефти во многом определяющая ее качество.

Плотностью жидкости ρ называется масса вещества, заключенная в единице объема.

Единицей измерения плотности в системе СИ служит кг/м³. Например, плотность бензинов составляет 730 — 760 кг/м³, керосинов 780-830 кг/м³, дизельных топлив 840 - 850 кг/м³, нефтей - 840 - 960 кг/м³.

Вес единицы объема вещества называется удельным весом.

Единицей измерения удельного веса в системе СИ служит Н/м³.

Плотность и удельный вес вещества связаны между собой соотношением

где g – ускорение силы тяжести, 9,81 м/с².

Относительная плотность является безразмерной величиной, представляющей собой отношение массы объема данного вещества к массе того же объема воды при 4 ^оС.

Товарные нефти различных месторождений России характеризуются широким диапазоном плотности: от 770 до 970 кг/м³. Чем меньше плотность нефти, тем выше ее стоимость на мировом рынке. Плотность нефтей колеблется в пределах каждого нефтяного района. Нефти, добываемые на территории России, существенно различны по качеству. Так, западно-сибирские нефти являются легкими и малосернистыми, а на промыслах Татарии, Башкирии, Удмуртии, Пермской и Оренбургской областей добывается тяжелая высокосернистая нефть. Поскольку последняя на мировом рынке спросом не пользуется, то для поставки на экспорт в Самаре на базе смешения формируется смесь нефтей определенного качества, известная как «Urals».

Полищук и соавт [г. Томск, Институт химии нефти] сделали попытку анализа географических закономерностей распределения нефти по плотности, вязкости, по содержанию серы, парафинов, смол, асфальтенов и асфальто-смолистых веществ. Основой для исследования стала база данных по химии нефти, которая в настоящее время включает более 8000 записей по всем основным нефтеносным бассейнам на территории около 60 стран Евразии.

Анализ распределения нефтегазоносных бассейнов по плотности нефти показал, что лёгкая нефть располагается, в основном, в северных широтах Азиатского континента, а очень лёгкая — только в Юго-Восточной Азии. Очень тяжелая нефть сосредоточена в Адриатическом и Сицилийском бассейнах Европы, а тяжелая — на шельфе Эгейского моря и в прикаспийской низменности. Нефть со средней плотностью находится в Волго-Уральском, Северо-Кавказско-Мангышлакском, Охотском нефтегазоносном бассейнах, а также на Ближнем Востоке и в Индонезии.

это объясняется тем, что большинство разрабатываемых нефтяных месторождений представлено многопластовыми залежами, для которых, Как правило, с увеличением глубины залегания продуктивного горизонта плотность нефти снижается. Плотность нефти зависит от ее химического состава, в частности от содержания смолисто-асфальтеновых веществ и парафинов (табл.1.1, 1.2).

Сравнивая плотности товарных нефтей с примерно равным содержанием асфальтенов и смол, можно получить ориентировочные представления об их углеводородном составе. Парафиновые нефти имеют плотность в пределах 750— 800, нафтеновые 820—860 и ароматические 860—900 кг/м³.

Таблица 1.1 ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЕЙ ПО ПЛОТНОСТИ И СОДЕРЖАНИЮ СМОЛ И АСФАЛЬТЕНОВ

Нефть	Плотность, кг/м^3	Содержание, % мас.
		Асфальтены	Смолы
Ромашкинская	860	2,60	8,60
Бавлинская	864	2,40	10,80
Сергеевская	860	1,00	11,20
Арланская	887	5,60	13,10
Радаевская	905	4,50	17,20
Мухановская	809	0,28	2,98
Дмитриевская	861	1,70	10,70
Подгорненская	843	0,54	5,18
Кулешовская 1	804	0,40	3,90
Кулешовская 2	819	0,50	6,60
Бузовнинская	910	0,30	25,00
Лебяжинская	860	3,17	10,76
Жетыбайская	836	1,20	13,80
Узеньская	853	0,80	11,20

Таблица 1.2 ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЕЙ ПО ПЛОТНОСТИ И СОДЕРЖАНИЮ ПАРАФИНОВ

Нефть	р^20, кг/м^3	Содержание парафинов, %
Охинская	929,0	0,03
Доссорская	860,0	0,31
Артемовская	924,0	0,62
Грозненская беспарафинистая	862,0	0,50
Сураханская масляная	879,0	0,90
Сагызская	853,0	1,10
Ишимбайская	867,0	1,40
Раманыская парафинистая	860,0	1,50
Ново-степановская	863,0	1,90
Сураханская парафинистая	868,0	2,50
Грозненская слабопарафинистая	835,0	2,30
Туймазинская	852,0	3,30
Сураханская отборная	853,0	4,00
Шор-суская	923,0	4,90
Зыхская	828,0	7,50
Грозненская парафинистая	843,0	9,00
Гора-Гурская	857,0	13,00
Озек-суатская	822,0	20,00

Нефтяные парафины представляют собой смесь преимущественно алканов разной молекулярной массы.

Изменение плотности нефти в процессе ее добычи, сбора и подготовки, транспорта и хранения зависит от:

• температуры,

• давления,

• содержания нефтяного газа,

• содержания эмульгированной пластовой воды.

Плотность нефтей определяется стандартными методами, по ГОСТам, т.е. методика определения стандартизирована в масштабе государства. Сейчас ведется работа по приведению отечественных методик в соответствие с международными стандартами.

В таблице 1.3 приведены требования к качеству нефтей, сформулированные в ГОСТ Р51858-2002 «Нефть. Общие технические условия».

Таблица 1.3 Требования к качеству товарных нефтей по ГОСТ Р51858-2002

Наименование показателей	Величина показателей для нефтей типа
	0 особо легкая	1 легкая	2 средняя	3 тяжелая	4 битуминозная
1. Плотность, кг/м^3 - при 20 °С.	830,0 и менее	св. 830,0 до 850,0	св. 850,0 до 870,0	св. 870,0 до 895,0	св. 895,0
- при 15 °С	834,5 и менее	св. 834,5 до 854,	св. 854,4 до 874,4	св. 874,4 до 899;3	св 899,3