Какие газы содержатся в нефти
Газы, добываемые из нефтегазовых залежей вместе с нефтью, называют нефтяными газами. Они представляют собой смесь углеводородов – метана, пропана, бутана, пектана и др.
Самый легкий из всех углеводородов – метан. В газах добываемых из нефтяных и газовых месторождений метана содержится от 40 до 95%.
Одной из основных характеристик углеводородных газов является относительная плотность, под которой понимают отклонение массы объема данного газа к массе такого же объема воздуха при нормальных условиях.
Относительная плотность нефтяных газов колеблется от 0.554 для метана до 2.49 для пентана и выше. Чем больше в нефтяном газе легких углеводородов – метана СН4 и этана С2Н6(относительная плотность – 1.038), тем легче этот газ. При нормальных условиях метан и этан находятся в газообразном состоянии. Следующие за ним по относительной плотности пропан С3Н8(1.522) и бутан С4Н0 (2.006) также относятся к газам, но легко переходят в жидкость даже при небольших давлениях.
Природный газ– смесь газов. Компонентами природного газа являются углеводороды парафинового ряда: метан, этан, пропан, изобутан, а также неуглеводородные газы: сероводород, углекислый газ, азот.
При эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений в скважинах, газосборных сетях, магистральном газопроводе при определенных термодинамических условиях образуется кристаллогидраты. По внешнему виду они похожи на сажеобразную массу или лед. Гидраты образуются при наличии капельной влаги и определенных давлениях и температурах.
В зависимости от преобладания в нефтяных газах легких (метан, этан) или тяжелых (пропан и выше) углеводородов газы разделяются на
· сухие – природный газ, который не содержит тяжелых углеводородов или содержит их в незначительных количествах.
· Жирные– газ, содержащий тяжелые углеводороды в таких количествах, когда из него целесообразно получать сжиженные газы или газовые бензины.
На практике принято считать жирным газом такой, в 1 м3 которого содержится более 60г газового бензина. При меньшем содержании газового бензина газ называют сухим. С тяжелыми нефтями добывают преимущественно сухой газ, состоящий главным образом из метана. В нефтяных газах, кроме углеводородов, содержатся в незначительных количествах углекислый газ, сероводород и др.
Важной характеристикой природного газа является растворимость его в нефти.
Коэффициент растворимости газа (газовый фактор) показывает, сколько газа растворяется в единице объема жидкости при повышении давления на единицу. Коэффициент растворимости в зависимости от условий растворения изменяется от 0.4х10-5 до 1х10-5 Па-1. Со снижением давления до определенного значения (давление насыщения) начинает выделяться растворенный в нефти газ.
По мере поступления от забоя скважины нефти с газом, газ имеет свойство расширяться, в результате- объем газа больше объема поступления нефти.
Газовый фактор не на всех месторождениях, пластах одинаков. Он обычно колеблется от 30 м3/м3 до 100 м3/м3 и выше.
Давление, при котором из нефти начинают выделяться первые пузырьки растворенного газа, называют давлением насыщения пластовой нефти. Это давление зависит от состава нефти и газа, соотношения их объемов и от температуры.
Наибольшая температура, при которой газ не переходит в жидкое состояние, как бы, велико не было давление, называется критической температурой.
Давление соответствующее критической температуре называется критическим давлением. Таким образом, критическое давление – это предельное давление, при котором и менее которого газ не переходит в жидкое состояние, как бы ни была низка температура.
Так, например, критическое давление для метана » 4.7 МПа, а критическая температура – 82.50С (минус).
Пластовые воды
Пластовые воды имеются в большинстве нефтегазовых месторождениях и являются обычным спутником нефти. Помимо пластов, в которых вода залегает вместе с нефтью, встречаются и чисто водоносные пласты.
Пластовая вода в нефтяных и газовых залежах может находиться не только в чисто водяной зоне, но и в нефтяной и газовой, насыщая вместе с нефтью и газом продуктивные породы залежей. Эту воду называют связанной или погребенной.
До проникновения в осадочные отложения нефти поровое пространство между зернами породы было заполнено водой. В процессе тектонических вертикальных перемещений горных пород (коллекторов нефти и газа) и после них углеводороды мигрировали в повышенные части пластов, где происходило распределение жидкостей и газов в зависимости от их плотности. Содержание связанной воды в породах нефтяных залежей колеблется от долей процента до 70% объема пор и в большинстве коллекторов составляет 20-30% этого объема..
Пластовые воды обычно сильно минерализованы. Степень их минерализации колеблется от нескольких сот граммов на 1 м3 в пресной воде и до 80 кг/м3 в концентрированных рассолах.
Минеральные вещества, содержащиеся в пластовых водах, представлены солями натрия, кальция, магния, калия и других металлов. Основные соли пластовых вод – хлориды, а также карбонаты щелочных металлов. Из газообразных веществ пластовые воды содержат углеводородные газы и иногда сероводород. Плотность пластовой воды в зависимости от количества растворенных в ней солей колеблется в пределах 1,01-1,02 г/см3 и более.
По значению плотности наряду с другими данными судят о происхождении воды.
Вязкость пластовой воды в большинстве нефтяных месторождений меньше вязкости нефти. С повышением температуры вязкость воды уменьшается. Пластовые воды обладают электропроводностью, которая зависит от степени минерализации.
Источник
Химический состав нефти довольно сложен и зависит от ряда факторов, таких как: условия образования и происхождение залежей, их географическое месторасположение, глубина залегания и др. В среднем в состав нефти входит около 1000 индивидуальных соединений.
Основными соединениями нефти (до 90%) являются углеводороды с молекулярной массой 220 – 400 г/моль (иногда до 500 г/моль), большинство из которых имеет жидкое агрегатное состояние. Попутный нефтяной газ (ПНГ), растворенный в нефти, также в основном состоит из низших предельных углеводородов – главным образом, из пропана и изомеров бутана.
Кроме углеводородов, в состав нефти входят гетероатомные соединения, содержащие в своей структуре как органическую составляющую, так и неорганические элементы, в том числе металлы. Так, например, специфический запах и цвет в основном обусловлены присутствием азот-, серо- и кислородсодержащих соединений, в то время как большинство углеводородов в химическом составе нефти, за исключением ароматических, в чистом виде лишены запаха и цвета.
В химический состав нефти входит ряд неорганических веществ. В первую очередь это вода, содержание которой иногда доходит до 10%, а также некоторое количество растворенных в ней минеральных солей.
В таблице ниже приведен стандартный химический состав нефти:
| Вещество | ©PetroDigest.ru | Содержание | ||
|---|---|---|---|---|
| Жидкие углеводороды | Алканы (парафины) | 30 – 50% | 80 – 90% (более 500 соединений) | |
| Циклоалканы (нафтены) | 25 – 75% | |||
| Арены (ароматические углеводороды) | 10 – 50% | |||
| Гетероатомные органические соединения | Серосодержащие | Сероводород | Около 250 соединений | 4- 5% |
| Меркаптаны | ||||
| Моно- и дисульфиды | ||||
| Тиофены | ||||
| Тиофаны | ||||
| Полициклические соединения (преимущественно в мазуте и гудроне) | ||||
| Азотосодержащие | Гомологи пиридина, хинола, индола, карбазола, пиррола | Более 30 соединений | ||
| Порфирины (преимущественно в тяжелых фракциях и остатках) | ||||
| Кислородсодержащие | Нафтеновые кислоты | Около 85 соединений | ||
| Фенолы | ||||
| Смолисто-асфальтеновые вещества | ||||
| Металлорганические | Ванадиевые | |||
| Никелевые | ||||
| Растворенные углеводородные газы | до 4% | |||
| Вода | до 10% | |||
| Минеральные соли | В основном хлориды | 0.1 – 4000 мг/л | ||
| Растворы солей органических кислот | ||||
| Механические примеси | ||||
Углеводороды
Углеводороды в нефти представляют три основные класса:
- Алканы (насыщенные углеводороды, или парафины)
- Циклоалканы (по-другому – нафтены)
- Ароматические углеводороды (арены).
Гетероатомные органические соединения
Гетероатомные органические соединения нефти представлены следующими группами:
- Сернистые соединения
- Кислородные соединения
- Азотосодержащие соединения
- Смолисто-асфальтеновые вещества
- Другие элементорганические соединения
Минеральные соли
Сырая нефть может содержать до 15 кг/т минеральных солей. Как правило, основные минеральные соли – это хлориды, гидрокарбонаты, йодиды, бромиды, преимущественно, щелочных и щелочноземельных металлов.В результате гидролиза таких солей образуется HCl, которая в свою очередь вызывает коррозию аппаратуры. Поэтому при поставке сырой нефти на нефтеперерабатывающее предприятие, вводят ограничение на содержание солей до 50 мг/л, а на перегонку – не более 5 мг/л.
Вода и механические примеси
В процессе добычи нефти, на поверхность также поступает пластовая (или “нефтяная”) вода. В среднем сырая нефть содержит около 200 – 300 кг/т воды. При этом ее содержание с момента начала добычи постепенно увеличивается, порой достигая к концу эксплуатации скважины 90-98%.
Вода в нефти содержится как в чистом виде, так и в форме эмульсий, поэтому ее отделение проводят в два этапа. Основную массу воды отстаивают в специальных отстойных резервуарах, а для отделения эмульсий нефть обрабатывают специальными деэмульгаторами. Окончательное обезвоживание и обессоливание нефти проводят на специальных установках подготовки нефти (УНП) и электрообезвоживающих, обессоливающих установках (ЭЛОУ). Последние как правило сопряжены с блоком первичной перегонки нефти – атмосферно-вакуумной трубчаткой (ЭЛОУ – АВТ).
Механические примеси нефти представляют собой взвешенные частицы песка, известняка и глины.
Попутный нефтяной газ
Попутный нефтяной газ (ПНГ) – смесь газообразных низших предельных углеводородов, растворенных в нефти, которые в свою очередь могут растворять предельные углеводороды с большим числом атомов углерода, а также бензол и толуол. Кроме этого ПНГ может содержать углекислый газ, азот и сероводород. Содержание ПНГ в нефти может достигать 100 м3/т.
В процессе добычи, сырую нефть подают в специальные трапы-сепараторы, где ПНГ отделяют путем последовательного снижения давления. Увлеченный вместе с газом конденсат отделяют в промежуточных приемниках. Далее ПНГ отправляют на газоперерабатывающий завод. После таких процедур в нефти, тем не менее, остается около 4% растворенных газов, которые высвобождаются в процессе перегонки.
Источник
Химический состав нефти и газа
Нефть и природный газ состоят главным образом из углерода и водорода. В качестве примесей в них присутствуют кислород, сера, азот и некоторые другие элементы. Из этих же элементов состоит весь органический мир (таблица 1).
Химический состав органических веществ
Таблица 1
СОДЕРЖАНИЕ, % | |||
С | Н | О | |
Клетчатка | 44 | 6,5 | 49,5 |
Древесина | 50 | 6,0 | 44 |
Торф | 60 | 6 | 34 |
Бурый уголь | 65 | 5 | 30 |
Каменный уголь | 80 | 5 | 15 |
Сапропель | 55 | 7,2 | 37,8 |
Горючие сланцы | 60 | 7,5 | 32,5 |
Сапропелит | 77 | 8 | 15 |
Нефть | 85 | 11 | 4 |
Асфальт | 88 | 9 | 3 |
Основные составляющие нефти и газа
Как видно из таблицы нефть по своему элементарному составу близка к другим полезным ископаемым органического происхождения. Это предполагает единый источник их образования. Содержание углерода в нефтях колеблется в пределах 79,5-87,5%, в газах – от 42 до 78%. Водород содержится в нефтях в количестве 11-14%, в газах – 14-24%. Отношение углерода к водороду колеблется в нефтях в пределах 6-8, в газах – 3-4,3. В газах некоторых месторождений содержится свободный водород, азот, углекислый газ. Сера в нефтях присутствует в свободном, либо в связанном состоянии. Связанная сера находится в виде сероводорода, либо входит в состав высокомолекулярных органических соединений. Содержание ее в нефтях иногда достигает 7-8%.
Кислород в нефтях присутствует в виде кислородных соединений нафтеновых кислот, фенолов и смолистых веществ, в газах встречается главным образом в виде углекислого газа. Содержание углекислого газа в природных газах изменяется от нуля до 100%. Содержание азота в нефтях не превышает 1%. Основная масса его находится в смолах. В газах азот находится в свободном виде, в них его содержание колеблется в широких пределах – от нуля до почти чисто азотных газов.
Количество гелия в газах обычно не более 1-2% (редко до 10%), аргона – менее 1%, лишь иногда достигает 2%.
В золе нефтей обнаружено много других элементов в небольших количествах: кремний, алюминий, железо, кальций, магний, ванадий, никель, медь, стронций, барий, марганец, хром, кобальт и др.
Изотопы в нефти
Нефти различаются по содержанию изотопов углерода, водорода, кислорода, серы и азота. Известно, что ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Масса протона близка к массе атома водорода, заряд его равен заряду электрона, но противоположен по знаку. Количество протонов в ядре равно количеству электронов в атоме. Нейтрон электрически нейтрален, масса его несколько больше массы протона. Атомы элемента, имеющие одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов, называются изотопами. Углерод имеет три изотопа: с массовыми числами 12, 13, 14 – 12С, 13С, 14С, из них последний радиоактивный. Он ассимилируется живыми организмами из атмосферы. Водород имеет три изотопа: 1Н – протий, 2Н – дейтерий, 3Н – тритий, из них тритий радиоактивный. Кислород имеет три изотопа: 16О, 17О, 18О. Сера имеет четыре изотопа: 32S, 33S, 34S, 36S. Азот имеет два стабильных изотопа: 14N, 15N. Наибольшее содержание в нефтях имеют легкие изотопы С, О, S, N, а из изотопов водорода – дейтерий.
Химический (молекулярный) состав нефтей и природных газов
Основными компонентами газа газовых месторождений являются метан и его гомологи: этан, пропан, бутан, пентан, гексан. Общая их формула СnH2n+2. Среди гомологов метана обычно преобладает этан, затем пропан. Газ, богатый этаном, пропаном, бутаном, пентаном называется жирным. Неуглеводородные компоненты газа представлены обычно азотом и углекислым газом, примесью сероводорода. В незначительных количествах присутствуют благородные газы – гелий и аргон. Содержание азота в газах достигает до 50%, углекислого газа – до 100%, сероводорода – до 6%, гелия – до 10%, аргона – до 2%.
Нефть представляет собой смесь трех основных групп углеводородов: метановых (парафиновых, алкановых), нафтеновых (циклановых), ароматических (ареновых)
Метановые углеводороды
Метановые углеводороды – полностью насыщенные соединения, не способные к реакциям присоединения. Общая их формула СnH2n+2. Они могут иметь нормальное строение в виде неразветвленных цепей или изостроение в виде разветвленных цепей.
Нормальное строение: CH3-CH2-CH2-CH3
Изостроение: CH3-CH-CH3
|
CH3
Простейшие члены содержащие в молекуле от одного до пяти атомов углерода при нормальной температуре являются газами. К газам относятся: CH4 – метан, C2H6 – этан, C3H8 – пропан, C4H10 – бутан, C5H12 – пентан. Углеводороды, содержащие от 6 до 20 атомов углерода в молекуле, являются жидкими. Высокомолекулярные алканы имеют твердое состояние, называются парафинами.
Нафтеновые углеводороды
Нафтеновые углеводороды – непредельные, циклические*соединения, углеводородные цепи которых замкнуты в пяти и шестичленные кольца. Общая их формула СnH2n. Содержание водорода в них меньше, чем в метановых углеводородах.
СН2 СН2 СН2 СН2 СН2
СН2 СН2 СН2 СН2 СН2 СН СН СН2
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
СН2 СН2 СН2 СН2 СН2 СН СН СН2
СН2 СН2 СН2 СН2
В нафтеновой группе могут быть одно, два или более колец. К ним могут присоединяться цепочки метанового строения – алкильные группы. Особенностью нафтеновых углеводородов и их производных является способность к изомеризации, т.е. к образованию разветвленных цепей. Под влиянием каталитических процессов системы из шестичленных циклов легко переходит в пятичленные. В легких фракциях нафтеновых нефтей преобладают производные циклогегсана, в более тяжелых – полициклические углеводороды. Углеводородные соединения, в молекулах которых присутствует более 20 атомов углерода представляют собой твердые вещества – битумы.
Ароматические углеводороды
Ароматические углеводороды имеют общую формулу СnH2n-6. Основой их строения являются бензольные кольца. Эти соединения обладают повышенной неустойчивостью и химической активностью по сравнению с метановыми и нафтеновыми углеводородами, высокой растворяющей способностью. Такие свойства обусловлены наличием в ядре двойных связей, одна из которых может стать свободной и присоединить другие молекулы. Моноциклические арены – премущественно гомологи бензола с недлинными боковыми цепями.
СН СН2 СН2
СН СН СН2 С СН
½½ ½ ½ ½½ ½
СН СН СН2 С СН
СН СН2 СН
Среди полициклических ароматических углеводородов преобладают нафталин и его гомологи. Это уже не нефть, а битумы, с высоким молекулярным весом.
В нефтях и газах содержатся соединения, в молекулах которых помимо углеводородных радикалов входят атомы серы, азота и кислорода. Содержание метановых углеводородов в нефтях различных типов составляет 25 – 70%, нафтеновых – 15 – 75%, ароматических – до 35%.
По Дж.Ханту (1987) в “типичной” нефти, имеющей плотность 850 кг/м3 содержание метановых углеводородов составляет 25%, нафтеновых – 50%, ароматических – 17%, смол и асфальтенов – 8%.
Источник
Анонимный вопрос
23 декабря 2018 · 1,7 K
Имею естественно научное образование, в юношестве прикипел к литературе, сейчас…
Основные свойтсва нефти:
- Вязскость
- Плотность
- Маслянистость
- Легкая воспламеняемость
- Нефть содержит в себе: 82-87% углерода, 11-14% водорода, остальное содержимое это различные примеси.
Как люди используют нефть, помимо использования в виде топлива?
Аналитик, финансист, инженер IT-направления, спортсмен, а ещё готовлю вкусно и…
Нефть, да и другие углеводороды, имеют колоссальное значение для человечества. Причём сейчас их роль, как топлива, постепенно отходит на второй план. Например, из нефти производят плстамассы, а это львиная доля потребительских товаров(да и не только потребительских). Также нефтепродукты используются в медицине( производство аспирина, салициловой кислоты, антимикробные средства, противоаллергические препараты, антибиотики и т.д.), в косметологии и производстве украшений (лаки, тени, карандаши и т.д.), в производстве синтетических тканей. И это далеко не все сферы применения. На данном этапе развития человечество без нейтепродуктов просто не выживет или скатится в средневековье в лучшем случае.
Прочитать ещё 1 ответ
Что делают из нефти?
Университет детей рассказывает об окружающем мире доступным научным языком. · udetey.ru
Чтобы использовать нефть, для начала её нужно очистить. Поэтому сначала на нефтеперерабатывающих заводах из сырой нефти удаляют лишнюю воду и соли. Для этого через неё пропускают электрический ток.
Затем начинается процесс, который называется “перегонка”. Под действием разных температур нефть рассортировывают на различные фракции — проще говоря, на нефтепродукты, которые затем станут бензином, дизельным топливом, авиатопливом и пр.
Потом в огромных резервуарах происходит окончательная переработка и очистка нефти. В итоге получается бензин различных марок — 92, 95 и 98. В нефть добавляют компоненты, улучшающие качество бензина.
И только после всего этого проводят экспертизы и пробы.
Прочитать ещё 8 ответов
Что если нефти не станет?
Эксперт в области популяризации науки.
Из 251 стран, существующих в современном мире только 81 страна добывает нефть и газ. 2/3 стран существуют и развиваются в безнефтяной экономической модели. Конечно нефть и газ это важный источник дешевой энергии для всей нашей цивилизации, запасы нефти и газа в недрах нашей планеты не бесконечны. Поэтому одним из основных направлений развития науки, технологий, является поиск и освоение альтернативных источников энергии. Далеко не все нефтедобывающие страны могут успешно развивать свою экономику, даже учитывая свои нынешние возможности. Экономика многих стран больше зависит от политической составляющей, чем от нефтедобычи. Нефть не исчезнет в одночасье, она просто начнёт дорожать по мере истощения запасов. Использование нефти в качестве топлива станет невыгодным, продукты глубокой переработки (пластмассы, полимеры, масла и тд) будут производиться ещё достаточно длительное время, пока тоже не будут замещены возобновляемым альтернативным сырьем. Мир перейдёт на новый технологический уклад, страны с продвинутым научно техническим потенциалом, ещё больше будут развиваться и доминировать, а отсталые страны все больше деградировать, зависеть от развитых стран, если конечно не смогут использовать свой потенциал. Отсутсвие нефти поменяет только вектор развития стран, изменит расстановку сил на политической карте мира, но не остановит нашу цивилизацию, этот фактор не сравним с глобальной войной или грандиозным природным катаклизмом. Современный мир таит в себе намного больше опасностей и негативных сценариев, чем выработка всех нефтяных запасов на планете.
Прочитать ещё 5 ответов
Почему именно нефть имеет такое значение для экономики?
Нефть является сырьем для производства огромного количества товаров, начиная от очевидных – бензин, керосин, дизельное топливо, не самыми очевидными – полиэтилен, синтетические ткани, лекарства (аспирин), пластмассы, асфальт, нейлон, косметические средства.
Таким образом, производство и потребление нефти является серьезным индикатором состояния экономики той или иной страны.
Поэтому значение нефти так высоко для любой страны, а для нефтедобывающих стран, включая Россию, оно еще более значимо, чем для стран потребителей.
Каковы химико-физические свойства озона?
Подготовила к ЕГЭ по химии 5000 учеников. С любого уровня до 100 в режиме онлайн 🙂 · vk.com/mendo_him
????физические и химические свойства озона????
❗️физические :
-газ голубого цвета
-запах «свежести»
-тяжелее воздуха
-температура кипения -111,95 °С,превращается в жидкость синего цвета
-в воде растворяется лучше,чем кислород
❗️химические:
-озон неустойчив ,поэтому через некоторые время разлагается до О2
2О3➡️3О2
-озон является окислителем(сильнее ,чем кислород)
S+O3+H2O➡️H2SO4
N2+O3➡️N2O+O2
2Fe+O3➡️Fe2O3
PbS +2O3➡️PbSO4+O2
Прочитать ещё 1 ответ
Источник