Химический состав нефти

РАЗДЕЛ II ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ НЕФТИ И ГАЗА

ГЛАВА I

НЕФТЬ, ПРИРОДНЫЙ ГАЗ И ПЛАСТОВЫЕ ВОДЫ

§ 1. Нефть

Нефть представляет собой смесь углеводородов, содержащую кислородные, сернистые и азотистые соединения. Если в нефти преобладают углеводороды метанового ряда (), она называется метановой, нафтенового ряда () — нафтеновой, ароматического ряда () — ароматической.

Фракционный состав нефти устанавливается путем разгонки и отбора фракций, выкипающих в определенных температурных пределах: до 100 °С—бензин I сорта, до 110°С — бензин специальный, до 130 °С — бензин II сорта, до 265 °С — керосин («метеор»), до 270 °С — керосин обыкновенный, примерно до 300° С — производится отбор масляных фракций. Остаток считается мазутом. В зависимости от фракционного состава различают легкие нефти, или бензиновые, и тяжелые, или топливные. Если в неф-тях содержится более 20 % масел, они называются масляными.

Товарные качества нефти зависят от содержания парафина. Чем больше в ней парафина, тем выше температура ее застывания. По содержанию парафина нефти делятся на беспарафинистые — с содержанием парафина не более 1 %, слабопарафшшстые — от 1 до 2 % и парафинистые — свыше 2 %. Выпадение парафина из нефти в процессе добычи и перекачки в значительной степени осложняет и удорожает эти процессы.

В нефти могут содержаться сера и смолистые соединения. Сера встречается как свободная, так и в виде соединений (сульфидов, меркаптанов и др.). Нефти с содержанием серы до 0,5 % относят к малосернистым, с большим ее содержанием — к сернистым. По содержанию смол различают нефти малосмолистые (до 8 %), смолистые (8—28 %) и сильносмолистые (выше 28 %).

Основные физические свойства нефти

Плотностью нефти рн называется масса нефти т в единице ее объема V: р„ = m/V.

Единица плотности в СИ — кг/м3 или г/см3. Плотность воды при 4 °С равна 1 г/см3, плотность нефти колеблется от 0,730 до 1,060 г/см3. В большинстве случаев плотность нефти меньше

плотности воды, но есть и исключения. Чем выше температура нефти и больше растворенного в ней газа, тем меньше плотность. В связи с этим плотность нефти в пластовых условиях всегда ниже плотности нефти, добытой из скважины и дегазированной. Плотность пластовой нефти определяется при анализе ее пробы, отобранной в скважинах глубинными пробоотборниками, в условиях максимально приближающихся к пластовым.

Относительная плотность — это отношение массы некоторого объема нефти к массе такого же объема воды. В СССР масса нефтей и нефтепродуктов определяется при 20 °С и сравнивается с массой того же объема воды при температуре 4 °С. Относительная плотность нефти обозначается р|°.

Объемным коэффициентом нефти b называют отношение объема нефти в пластовых условиях VnJI к объему той же нефти на поверхности после выделения из нее газа при стандартных условиях VCT : b — Vna/VCT.

Объемный коэффициент нефти возрастает с повышением температуры в пласте и увеличением количества растворенного в ней газа. Для большинства месторождений он составляет 1,1—1,7. Его определяют при анализе пластовой нефти, а также расчетным путем по фракционному составу газа при известных пластовых давлениях и температурах.

Величина, обратная объемному коэффициенту, называется пересчетным коэффициентом 6:9=1/6= FCT/VnJI.

Пересчетный коэффициент служит для приведения объема пластовой нефти к объему сепарированной нефти (при стандартных условиях).

Уменьшение объема нефти при ее извлечении характеризуется также коэффициентом усадки: е = (Упл — УСТ)/Уил =1 — 0.

Сжимаемость нефти. Нефть, как и другие жидкости, обладает способностью сжиматься под воздействием давления. Чем больше в нефти растворенного газа, тем выше коэффициент ее сжимаемости рн. Он определяется по данным лабораторных анализов проб нефти по формуле Р>н = (Ь0 — 6к)/6„/Ар, где Ь0, Ьк — объемные коэффициенты нефти при начальном р и конечном рк давлениях; Ар = р0 — рк — перепад давлений.

Коэффициенты сжимаемости пластовых нефтей могут изменяться в зависимости от их свойств в пределах (0,6 ч-1,8) • 10~3 МПа"1.

Вязкостью называется свойство жидкостей (нефти) оказывать при движении сопротивление перемещению ее частиц относительно друг друга. Относительное движение частиц вызывает появление внутреннего трения.

В СИ за единицу измерения динамической вязкости принимается вязкость такой среды, в которой на площадь слоя 1 м2 действует сила внутреннего трения 1 Н при проценте скорости 1 с"1 (Н-с/м2, или 0,1 Па-с).

Относительная вязкость. Отношение времени истечения из вискозиметра 200 см3 испытуемой жидкости ко времени истечения 94

200 см3 дистиллированной воды при 20 °С (обычно 50—52 с). Относительная вязкость выражается в градусах Энглера.

Вязкость нефти зависит от природы вещества и химической структуры его молекул. На ее величину оказывает влияние пластовое давление, температура и растворенный в ней газ. При повышении давления вязкость увеличивается, а при повышении температуры — уменьшается. Чем больше газа растворено в нефти, тем ниже ее вязкость. Вязкость нефти в пластовых условиях в 2—3 раза меньше, чем на дневной поверхности.

Значения вязкости нефтей различных месторождений колеблются в широких пределах и играют большую роль при разработке.

Поверхностное натяжение характеризует противодействие силам, стремящимся к изменению формы поверхности. Оно существует на границе раздела любых двух фаз и измеряется в Н/м или Дж/м2.

Поверхностное натяжение затрудняет движение нефти в пористой среде, так как сечение пустот (пор, каверн, трещин и т. п.) непостоянно. Величина поверхностного натяжения нефти зависит от ее физико-химических свойств, температуры, давления, от количества растворенного в ней газа. Тяжелые нефти имеют большое поверхностное натяжение, легкие — меньшее. С увеличением пластового давления поверхностное натяжение увеличивается. При увеличении количества растворенного в нефти газа и повышении температуры поверхностное натяжение нефти уменьшается.

Давление насыщения. Обычно нефть в пластовых условиях содержит растворенный газ. По мере снижения пластового давления наступает такой момент, когда растворенный газ начинает выделяться из нее в виде пузырьков. Величина пластового давления, соответствующая появлению первых пузырьков газа, называется давлением насыщения. По нему судят о степени насыщения нефти газом. Если давление насыщения равно начальному пластовому давлению, то нефть будет насыщенной, если меньше — недонасыщенной. Чем больше разница между пластовым давлением и давлением насыщения, тем благоприятнее условия для эффективной разработки залежи. Характерно, что наличие в залежи азота приводит к увеличению давления насыщения.

Давление насыщения определяется по глубинным пробам нефти, отобранных при пластовом давлении.

содержание .. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ..