Геология нефти и газа (Еременко Н.) - часть 11

 

  Главная      Учебники - Разные     Геология нефти и газа (Еременко Н.) - 1968 год

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  9  10  11  12   ..

 

 

Геология нефти и газа (Еременко Н.) - часть 11

 

 

Таблица 18 Растворимость газа в 100 см

3

 растворителя при 20° С и 760 мм. рт. ст., см3 

Газ 

 

Вода 

 

Этиловый спирт 

(абсолютный) 

 

Бензол 

 

Гексан 

 

Ацетон 

 

Метан  

33 

 

46 

 

49 

 

59 

 

 

 

Этан      

47 

220 

— 

340 

 

Пропан          

37 

800 

1450 

 

— 

Бутан   

36 

1800 

>3000 

— 

— 

Этен    

13 

           270 

290 

300 

2400 

Пропен  

22 

1200 

— 

— 

— 

Ацетилен  

103 

680 

400 

— 

3100 

 

растворимости метана в бензине равен 0,6, то для пропана эта величина 
составляет более 5, а пентан смешивается с бензином в любой 
пропорции. Растворимость углеводородных   газов  в  воде и в органических 
растворителях приведена в табл. 18. 

 

Количество  растворенного в 

нефти газа зависит от состава 
нефти и газа, а также от темпе-
ратуры и давления, при которых 
происходит растворение. По 
данным Я. Д. Савиной и А. С. 
Великовского при одинаковом 
количестве атомов углерода в 
молекуле жидкого углеводорода 
при прочих равных условиях 
лучше всего растворяют 
углеводородный газ мета-новые  
углеводороды,   затем нафтеновые 
и хуже всего ароматические. Если 
углеводороды относятся к одной и 

той же группе, то чем больше атомов углерода в молекуле, тем меньше газа 
при одинаковых температурах и давлении они растворяют. Таким образом, 
как отмечает А. С. Великовский, чем больше бензина содержит нефть и чем 
она богаче метановыми углеводородами и беднее ароматическими, особенно 
полициклическими, тем большее количество газа она способна растворить. 
Растворимость газа в нефти в зависимости от плотности показана на рис. 17. 
Чем выше молекулярный вес газообразного углеводорода, тем лучше он 
растворяется в жидких углеводородах нефти. Далеко не всегда нефти в 
природных условиях насыщены газом полностью. Давление (при постоянной 
температуре), при котором из нефти начинает выделяться растворенный в ней 
газ, называется давлением насыщения. 
 

 

 

§ 2. Физические и физико-химические свойства нефтей и природных газов 

83 

    

Обратная  (ретроградная)  растворимость.  В  области  повышенных 

давлений  смесь  углеводородов,  пройдя  через  жидкую  фазу,  способна  при 

дальнейшем  возрастании  давления  переходить  в  парообразное  состояние.  В 
этой  области  смеси  газов  отклоняются  от  законов  Бойля-Мариотта.  При 
изотермическом  повышении  давления  жидкость  превращается  в  пар. 
Объясняется  это  явление  тем,  что  при  достаточно  большом  объеме  газовой 
фазы над жидкостью последняя при повышении давления растворяется в газе. 
В  недрах  земли  при  повышении  давления  часть  газа  превращается  в 
жидкость, а при дальнейшем увеличении давления образовавшаяся жидкость 
вновь  может  перейти  в  газовую  фазу.  Явления  перехода  газовой  смеси  при 
повышении  давления  через  жидкую  фазу  в  парообразную  и  вновь  при 
падении давления в жидкую получили название ретроградных. Ретроградная 
конденсация  наблюдается  на  многих  нефтяных  месторождениях.  Залежи,  в 
которых  нефть  находится  в  парообразном  состоянии,  называются 
конденсатными. 

В  Советском  Союзе  исследование  ретроградной  растворимости  было 

проведено М. А. Капелюшниковым и его сотрудниками. Некоторые данные о 
растворимости  углеводородов  друг  в  друге  при  различных  температурах  и 
давлениях приведены в табл. 19. 

Таблица 19 
Растворимость углеводородов в газе (по Т. П. Жузс, Л. В. Ковалеву и Н. Н. Юшкевич, 1960), 
кг/м3 

Д

ав

л

ен

ие

ам

 

Н

ек

са

н

 в

 

м

ет

ан

е

 

Н

еп

та

н 

в 

м

ет

ан

е

 

Н

ек

ан

 в

 

м

ет

ан

е

 

Б

ен

зо

л

 в

 

м

ет

ан

е

 

Б

ен

зо

л

 в

 

уг

л

ек

ис

л

ои

 

га

зе

 

В

од

а

 в

 

м

ет

ан

е

 

В

од

а

 в

 

уг

ле

ки

сл

ом

 

га

зе

 

 

 

 

Температура, °С 

 

 

 

55 

 

25 

 

55 

 

85 

 

38 

 

71 

 

93 

 

65 

 

60 

 

38 

 

100 

 

100 

 

27 

31 

34,8 

51 

55 

 

— 

 

— 

— 

— 

 

— 

— 

4,53 

— 

— 

 

— 

— 

— 

 

— 

— 

— 

0,09 

— 

— 

— 

— 

0,32 

 

68 

— 

— 

— 

— 

— 

 

3,73 

— 

 

— 

— 

— 

— 

— 

0,99 

— 

1,89 

— 

— 

— 

3,35 

 

95 

— 

 

 

 

 

 

134,7 

 

 

 

 

 

168 

— 

— 

36,23 

— 

— 

204 

 

 

 

 

 

236 

 

 

40,46 

— 
— 

— 

 

— 

 

142,3 

 

— 

 

— 

 

— 
— 
— 
— 
— 

— 
— 
— 
— 
— 

— 

2,95 

— 

— 

— 

19,7 

— 

— 

— 

 

— 

— 

— 

— 

0,08 

— 

— 

— 

— 

 

— 

— 

— 

— 

0,87 

— 

— 

— 

— 

 

— 

— 

— 

0,87 

— 

— 

— 

— 

— 

 

Меньше всего растворяются нефти в метане. Добавка к метану 

предельных газообразных углеводородов увеличивает его растворяющую 
способность. Растворимость нефти в углекислом газе

                                            

 

 

  

84

   

 

Гл. IV. Состав и физические свойства нефтей и газов

 

 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

значительно выше, чем в чистом метане, и приближается по своей величине к 
растворимости нефти в «жирном» природном газе (рис. 18). 

Как установлено работами Т. П. Жузе, Л. В. Ковалева и Г. Н. Юшкевич, с 

повышением давления при постоянной температуре и с повышением температуры при 
постоянном давлении растворимость жид-ких углеводородов в газах увеличивается. С 
повышением молекулярного веса углеводорода растворимость его в газе при тех же 
температурах и давлениях падает. При этом отмечается увеличение растворимости 
более высокомолекулярных углеводородов в газе, 
если они находятся в смеси с менее высокомолекулярными углеводородами. Как  
правило, наличие в газе С02 повышает растворимость в нем жидких углеводородов. 
Доказана растворимость в газах не только углеводородных компонентов нефти, но и 
смол — бензольных, хлорофор-менных и ацетоновых (табл. 20). При более высоких 
давлениях содержание смол во фракциях нефти, растворившихся в газе, приближается 
к их содержанию в исходной нефти. Растворимость асфальтенов   отмечена   только в 

опытах с почти чистым пропаном. 
 

Соответственно в природных газах в 

условиях повышенных 
давлении и температур содержатся в 
растноренном виде жидкие углеводороды. 
Эти углеводороды после отделения их от 
газа называются конденсатом. Содержание 
конденсата в газе всего 3—5% объемн., но 
в весовых процентах оно может достигать 
25. Содержание конденсата в газах 
выражают в кубических сантиметрах или 
граммах на 1 м

3

 газа. 

Упругость паров углеводородов. 

Одним из свойств, которое используется 
для разделения и определения 
индивидуальных углеводородов, является 
различие их упругости паров при 

различных температурах. В табл. 21 приведены упругости насыщенных паров 
различных углеводородов при температурах от 0 до —200° С. 

Из табл. 21 видно, что наибольшей упругостью паров обладает метан. Чем тяжелее 

углеводороды, тем меньше разница упругости паров. 

Сорбция газов. Для разделения углеводородных газов используется их сорбция 

различными адсорбентами. В качестве сорбента чаще всего применяют уголь, 
силикагель и др. На способности этих адсорбентов поглощать углеводороды основаны 
хроматографические методы раздельного определения углеводородов. 

 
 
 
 
 

§ 3. Закономерности в составе нефти 

 

 

85

 

Таблица 20 

Влияние давления на растворимость нефти в углеводородных газах •     при температуре 
100° С (по Т. П. Жузе, Л. В. Ковалеву и Н. Н. Юшкевич, 1960) 

Состав газа, 

% объемн. 

 

П

ло

тн

ос

ть

 г

аз

а 

по

 в

оз

ду

ху

 

О

тн

ош

ен

ие

 

об

ъе

м

ов

 г

аз

а 

и 

не

ф

ти

 в

 о

пы

те

 

Д

ав

ле

ни

е,

 а

м

 

Ра

ст

во

ри

м

ос

ть

кг

3

 

П

ло

тн

ос

ть

 

ра

ст

во

ри

вш

их

с

я 

ф

ра

кц

ий

 

не

ф

ти

г/

см

3

 

П

ло

тн

ос

ть

 

ос

та

тк

а,

 г

м

3

 

Содержание в раство- 

рившихся фракциях 

силика-             асфаль-  

гелевых             тенов,

 

смол, %                 % 

 

 

 

 

 

     Туймаз  инская 

 

нефть 
 

     (плотнос 

 

ть 0,860) 
 

 

 

 

 

 С2Н6-4,2 
 

 
 

503 

 

60 

 

98 

 

 

 

1,080 

 

6,2 

 

0,90 

С3Н8-92,1 

1,508 

 

 

 

 

 

 

 

С4Н10-3,7 

 

478 

100 

 

0,843 

1,084 

8,3 

0,17 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Небитдаг  ская 

нефть       (плотнос  ть 0,878)   

 

СН4-53.3 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

С2Н6-18,4 
С3Н8-17,1 

0,995 

 

620 

 

500 

 

490 

 

0,877 

 

1,049 

 

10,1 

 

 
 

С4Н10-11,2 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 21 

Упругость паров углеводородов при различных температурах (по В. А. Соколову, 1950), мм 

рт. ст. 

Температура, 

°

С 

 

М

ет

а

н 

Э

та

н 

П

р

оп

ан

 

И

зо

б

ут

а

н 

Б

ут

а

н 

И

зо

пе

нт

ан

 

П

е

нт

ан

 

Э

те

н 

П

р

оп

ен

 

А

ц

ет

ил

ен

 

—200 

 

3,7 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—150 

— 

4,1 

0,03  0,001 

— 

— 

15 

0,057 

0,41 

—100 

— 

390 

22 

3,3 

1,2 

0,15 

0,06 

— 

34 

205 

—50 

— 

— 

535 

128 

70 

16,5 

10,0 

— 

680 

 

 

 

 

— 

 

— 

 

— 

 

764 

 

255 

 

177 

 

— 

 

—— 

 

 

 

 

§ 3.ЗАКОНОМЕРНОСТИ В СОСТАВЕ НЕФТИ 

И УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА 

В природе наблюдается огромное разнообразие нефтей. Трудно найти две нефти, 
химический состав которых в точности совпадал бы.       

 

 
 
 
 

86 

 

Гл. IV. Состав и физические свойства пефтсй и газов

 

 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

В Советском Союзе принята классификация нефтей по ГОСТ 912-66, в основу 

которой входят:  содержание сорн в нефтях и нефте- , продуктах; потенциальное 

содержание  фракций,  выкипающих  до  350°  С;  потенциальное  содержание  и 
качество базовых масел; содержание парафина в нефти и возможность получения 

реактивных, дизельных зимних или летних топлив и дистиллятных базовых 
' масел с депарафинизацией или без нее. 

Применение хроматографии и целого ряда физических методов 
; позволило получить новые параметры для классификации нефтей. При массовых 

геохимических исследованиях наибольшее распро- 

: странение получила схема исследования нефтей ВНИГНИ (рис. 19). 

В  химическом  составе  нефтей  удается  наметить  некоторые  закономерности, 

позволяющие  разделить  их  на  ряд  групп  или  типов.  А.  С.  Великовский  (1960) 

выделяет три типа нефтей по характеру содержащихся в них легких фракций. 

1.  Нефти,  легкие  фракции  которых  (кипящие  при  температуре  ниже  100°  С) 

состоят  в  основном  из  парафиновых  углеводородов.  Такие  нефти,  как  правило, 
богаты  бензинами  (15%  и  более),  т.  е.  фракциями,  кипящими  при  температуре 

ниже  200°  С.  В  более  высококипящих  фракциях  постепенно  увеличивается 
количество  нафтеновых  углеводородов,  но  в  керосиновых  фракциях  содержание 
парафиновых  углеводородов  все  жо  очень  значительно.  Газ,  растворенный  в 

нефтях этого типа, часто бывает очень богат этаном, пропаном 
 и бутаном, т. е. является жирным. Над залежами нефтей этого типа 
 (Коробковское, Степповское, Омрское, Марковское, Осинское ме-'. сторождения 

и  др.)  часто  наблюдаются  большие  газовые  и  конден-сатпыс  шапки.  В 

бензиновых фракциях нефтей этого типа содержатся 

; заметные количества ароматических углеводородов. 
    2.  Нефти,  легкие  фракции  которых  в  основном  состоят  из  нафтеновых 
углеводородов с одним циклом в молекуле; обычно эти же 
 фракции содержат и небольшое количество парафиновых углеводородов. Данные 

нефти содержат бензиновые фракции в среднем в мень- 

 ших  количествах,  чем  нефти,  в  которых  указанные фракции  состоят  в  основном 

из  парафиновых  углеводородов.  Керосиновые  фракции  нефтей  этого  типа,  как 

правило,  также  богаты  нафтеновыми  углеводородами.  Растворенный  в  этих 
нефтях  газ  обычно  сухой.  Большие  газовые  шапки  в  пластах  с  нефтью 
описываемого типа нечастое явление (Анастасиевско-Троицкое месторождение). 
Бензиновые  фракции  этих  нефтей  содержат  ничтожные  количества 

ароматических 

/.углеводородов. В более тяжелых фракциях нефтей этого типа аро-"* магических 
углеводородов больше, чем в нефтях первого типа. 
Высокоразветвленные  парафиновые  углеводороды  присутствуют  в  нефтях  в 

малых количествах. Но их количество заметно выше в бен- 
•  винах  нефтей  второго  типа,  чем  в  бензинах,  богатых  парафиновыми 
углеводородами.  В  нефтях  и  главным  образом  в  их  бензиновых  фракциях 

высокоразветвленные парафиновые углеводороды чаще 
 
 

 

§ 3. Закономерности в составе нефти  

 

 

87 

 

 

  

 

РИС 

19

 

 Схема исследования нефтей ВНИГНИ. 

 
 

88 

 

   

Гл. IV. Состав и физические свойства нефтей и газов 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

сопутствуют нафтеновым углеводородам, чем парафиновым с нормальным строением 
(нефти из ордовика Прибалтики). 

3. Нефти, наиболее легкие фракции которых образованы бициклическими 

нафтеновыми углеводородами; они начинают кипеть при очень высокой температуре, 
часто превышающей 200° С. В таких нефтях отсутствуют не только бензиновые 
фракции, но и часть керосиновых. В них содержится некоторое количество 
углеводородного газа, но горючая часть газа, как правило, состоит только из метана. 
Примером таких нефтей может служить ярегская нефть Ухтинского района. 
Описываемые нефти наряду с нафтеновыми углеводородами, имеющими главным 
образом бициклическое строение, содержат приблизительно 15% ароматических 
углеводородов. Нефти этого типа бывают малосмолистые (не содержащие парафина 
— Эмбенский район, содержащие его в больших количествах — Эм-бенский и 
Краснодарский районы) и высокосмолистые (Ухтинский, Сахалинский и 
Краснодарский районы, Молдавия). К этому типу могут быть отнесены и нефти 
южного Мангыщлака (Узень, Жеты-бай и др.). Это высокопарафинистые (до 20%) 
бессернистые и малосмолистые нефти. Несмотря на небольшую плотность этих 
нефтей (плотность пластовой нефти не превышает 0,796 г/см

9

), в них содержится мало 

растворенного газа (газов ый фактор максимально 71 м

9

 

3

), который состоит в 

основном из метана. 

В связи с ростом добычи нефти в Волго-Уральской области, как отмечает А. С. 

Великовский, основное значение в Советском Союзе приобрели нефти первого тика, т. 
е. богатые в легких фракциях парафиновыми углеводородами; они отличаются 
значительным содержанием бензиновых фракций и сопровождаются значительными 
количествами газа (приблизительно 50—60 м

3

 на 1 т нефти). К этому же типу 

относятся нефти, добываемые в Чечено-Ингушетии, в Дагестане, Западной Украине, и 
многие другие. 

Нефти второго типа, богатые в легких фракциях моноцикли-ческими 

нафтеновыми углеводородами, до открытия Волго-Уральской области преобладали. 
Они очень распространены на Апшерон-ском полуострове, в Туркмении и на Эмбе, а 
также на Сахалине. 

Нефти третьего типа, в которых наиболее легкие фракции состоят из 

бициклических нафтеновых углеводородов, распространены менее широко, чем нефти 
двух первых типов; они встречаются в Кубано-Черноморской области, Эмбенском 
районе, на Ухте и в других районах Советского Союза. Обычно нефти этого типа 
приурочены к верхним продуктивным горизонтам месторождений. 

Однако не все известные нефти могут быть классифицированы по трем 

описанным типам. А. Ф. Добрянский (1958) отмечает, что содержание нормальных 
парафиновых углеводородов по отношению к изомерам растет с падением плотности 
нефтей. Автор настоящей книги совместно с С. П. Максимовым, Н. Т. Туркельтаубом, 
А. А. Жуховецким, Т. А. Ботневой и Р. Г. Панкиной установил аналогич- 

 
 

 
 
 

§ 3. Закономерности в составе нефти          

               89 

ную зависимость у попутных газов, сопровождающих такой ряд нефтей. А. И. 
Богомолов подчеркивает отсутствие нормальных пара-финовых углеводородов в 
нафтеновых керосинах и обогащение последних изопарафиновыми представителями. 
А. Ф. Добрянский указывает на следующую особенность в составе нефтей: «В легких 
фракциях нефти количество гомологов бензола растет вместе с их молекулярным 
весом. Эта закономерность очень четко выражена во всех нефтях. Она показывает, что 
нет такой нефти, в которой количество бензола было бы выше количества толуола, а 
толуола выше, чем 
ксилола. Отношение между гомологами непостоянно, и только грубо можно говорить, 
что толуола в полтора раза больше, чем бензола, а ксилола в два раза больше, чем 
толуола. В то время как в пироген-ных продуктах группа ксилола содержит 
совершенно незначительные-количества этилбензола, в нефтяных ксилолах 
содержание этилбен-зола иногда достигает 15—20% от веса всех ксилолов. Кроме 
того, содержание метаксилола, хотя и выше других изомеров, но не дости- гает таких 
величин, как в продуктах пирогенного происхождения. Все свойства простейших 
ароматических углеводородов нефти, равно как и их количественные соотношения, 
ясно говорят против допущения высоких температур при образовании или 
превращении нефти». 

Тот же автор отмечает, что в нефтях высокой плотности главная масса 

ароматических углеводородов концентрируется в высших фракциях, и поэтому 
распределение этих углеводородов по фракциям нефти неравномерно. Наоборот, в 
нефтях малой плотности ароматические углеводороды по всем фракциям 
распределены равномерно. Обычно наблюдается прямая связь между содержанием в 
нефти смолистых веществ и содержанием ароматических углеводородов в высших 
фракциях. А. С. Великовский отмечает, что если в нефти отмечается заметное 
количество парафина и церезина, то, как правило, в ней отсутствуют нафтеновые 
кислоты. Большое количество церезина и парафина содержится обычно в нефтях, 
бензины которых богаты парафиновыми углеводородами; нафтеновые кислоты 
обычны для нефтей, в которых бензины богаты нафтеновыми углеводородами. 
Описанными закономерностями безусловно не ограничиваются связи, существующие 
в нефтях между составляющими их химичекими соединениями. Отмеченные 
особенности в составе нефти показывают, что ее нельзя рассматривать как некую 
механическую смесь в основном углеводородных соединений. Закономерности в 
составе нефти определяются условиями ее образования и преобразования  в земной 
коре. 
   Например,  В.  А.  Успенский  (1964)  выделяет  ряд  геохимических  типов  нефтей, 
каждый  из  которых  отвечает  разным  этапам  гиперген-ного  преобразования 
нормальных нефтей первичной залежи.    О. А. Радченко (1965) геохимические типы 
нефтей  выделяет  на  основании  структурных  индексов  дистиллятных  фракций.  Все 
нефти она подразделяет на три типа.          
 
 
 

 
 
 
 

90 

          Гл. IV. Состав и физические свойства нефтей и газов 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  9  10  11  12   ..