Что называют нефтью ее состав
Нефть
Нефть – горючая, маслянистая жидкость, преимущественно темного цвета, представляет собой смесь различных углеводородов
Химический состав нефти
В нефти встречаются следующие группы углеводородов:
Основные характеристики нефти: вес, сладость ( сернистость), плотность и вязкость.
Сладость
Плотность
Вязкость
Пластовые условия
природная жидкая смесь разнообразных углеводородов с небольшим количеством других органических соединений; ценное полезное ископаемое, залегающее часто вместе с газообразными углеводородами (попутные газы, природный газ).
Соединения нефти
Все углеводороды могут быть подразделены на алифатические (с открытой молекулярной цепью) и циклические, а по степени ненасыщенности углеродных связей – на парафины и циклопарафины, олефины, ацетилены и ароматические углеводороды.
Парафиновые углеводороды
Парафиновые углеводороды (общей формулы CnH2n + 2) относительно стабильны и неспособны к химическим взаимодействиям.
Соответствующие олефины (CnH2n) и ацетилены (CnH2n – 2) обладают высокой химической активностью: минеральные кислоты, хлор и кислород реагируют с ними и разрывают двойные и тройные связи между атомами углерода и переводят их в простые одинарные; возможно, благодаря их высокой реакционной способности такие углеводороды отсутствуют в природной нефти.
Соединения с двойными и тройными связями образуются в крекинг-процессе при удалении водорода из парафиновых углеводородов во время деструкции последних при высоких температурах.
Циклопарафины
Ароматические углеводороды
Сернистые соединения.
Кислородные соединения.
Азотсодержащие соединения.
Зола содержит кремнезем, алюминий, известь, оксиды железа и марганца. Используя такие методы, как экстракция растворителем, иногда выгодно получать соединения ванадия из сажи, образующейся при сгорании ванадийсодержащей нефти.
Однако, как правило, использование нефтяной золы ныне весьма ограничено.
Откуда берется нефть
Нефтяные месторождения — уникальное хранилище энергии, образованной и накопленной на протяжении миллионов лет в недрах нашей планеты. В этом материале — о том, какой путь проделала нефть, прежде чем там оказаться, из чего она состоит и какими свойствами обладает
Две гипотезы
У ученых до сих пор нет единого мнения о том, как образовалась нефть. Существуют две принципиально разные теории происхождения нефти. Согласно первой — органической, или биогенной, — из останков древних организмов и растений, которые на протяжении миллионов лет осаждались на дне морей или захоронялись в континентальных условиях. Затем перерабатывались сообществами микроорганизмов и преобразовывались под действием температуры и давлений в результате тектонического опускания вглубь недр, формируя богатые органическим веществом нефтематеринские породы.
Необходимые условия для превращения органики в нефть возникают на глубине в так называемом нефтяном окне — при температуре от 70 до 190°C. В верхней его части температура недостаточно высока — и нефть получается «тяжелой»: вязкой, густой, с высоким содержанием смол и асфальтенов. Внизу же температура пластов поднимается настолько, что молекулы органического вещества дробятся на самые простые углеводороды — образуется природный газ. Затем под воздействием различных сил, в том числе градиента Градиент давления характеризует степень изменения давления в пространстве, в данном случае — в зависимости от глубины пласта давления, углеводороды мигрируют из нефтематеринского пласта в выше- или нижележащие породы.
60 млн лет может занимать природный процесс образования нефти из органических останков
Природный процесс образования нефти из органических останков занимает в среднем от 10 до 60 млн лет, но если для органического вещества искусственно создать соответствующий температурный режим, то на его переход в растворимое состояние с образованием всех основных классов углеводородов достаточно часа. Подобные опыты сторонники органической гипотезы толкуют в свою пользу: преобразование органики в нефть налицо. В пользу биогенного происхождения нефти есть и другие аргументы. Так, большинство промышленных скоплений нефти связано с осадочными породами. Мало того — живая материя и нефть сходны по элементному и изотопному составу. В частности, в большинстве нефтяных месторождений обнаруживаются биомаркеры, такие как порфирины — пигменты хлорофилла, широко распространенные в живой природе. Еще более убедительным можно считать совпадение изотопного состава углерода биомаркеров и других углеводородов нефти.
Состав и свойства нефти
ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕФТИ МОГУТ ЗНАЧИТЕЛЬНО РАЗЛИЧАТЬСЯ ДЛЯ РАЗНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Основные химические элементы, из которых состоит нефть: углерод — водород — и сера — до 7%. Последняя обычно присутствует в виде сероводорода или меркаптанов, которые могут вызывать коррозию оборудования. Также в нефтях присутствует до 1,7% азота и до 3,5% кислорода в виде разнообразных соединений. В очень небольших количествах в нефтях содержатся редкие металлы (например, V, Ni и др.).
От месторождения к месторождению характеристики и состав нефти могут различаться очень значительно. Ее плотность колеблется от 0,77 до 1,1 г/см³. Чаще всего встречаются нефти с плотностью кипения варьирует от 30 до 600°C в зависимости от химического состава. На этом свойстве основана разгонка нефтей на фракции. Вязкость сильно меняется в зависимости от температуры. Поверхностное натяжение может быть различным, но всегда меньше, чем у воды: это свойство используется для вытеснения нефти водой из пор пород-коллекторов.
Большинство ученых сегодня объясняют происхождение нефти биогенной теорией. Однако и неорганики приводят ряд аргументов в пользу своей точки зрения. Есть различные версии возможного неорганического происхождения нефти в недрах земли и других космических тел, но все они опираются на одни и те же факты. Во-первых, многие, хотя и не все месторождения связаны с зонами разломов. Через эти разломы, по мнению сторонников неорганической концепции, нефть и поднимается с больших глубин ближе к поверхности Земли. Во-вторых, месторождения бывают не только в осадочных, но также в магматических и метаморфических горных породах (впрочем, они могли оказаться там и в результате миграции). Кроме того, углеводороды встречаются в веществе, извергающемся из вулканов. Наконец, третий, наиболее весомый аргумент в пользу неорганической теории состоит в том, что углеводороды есть не только на Земле, но и в метеоритах, хвостах комет, в атмосфере других планет и в рассеянном космическом веществе. Так, присутствие метана отмечено на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. На Титане, спутнике Сатурна, обнаружены реки и озера, состоящие из смеси метана, этана, пропана, этилена и ацетилена. Если на других планетах Солнечной системы эти вещества могут образовываться без участия биологических объектов, почему это невозможно на Земле?
Этапы образования нефти
СТАДИИ ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НЕФТИ
В ловушке
Помимо чисто научного интереса гипотезы, объясняющие происхождение нефти и газа, имеют еще и политическое звучание. Действительно, раз уж нефть может получаться из неорганических веществ и темпы ее образования не десятки миллионов лет, как предполагает биогенная концепция, а во много тысяч раз выше, значит, проблема скорого исчерпания запасов становится как минимум не столь однозначной. Однако для нефтяников вопрос о том, откуда берется нефть, принципиален скорее с той точки зрения, может ли теория предсказать, где именно нужно искать месторождения. С этой задачей органики справляются лучше.
В сугубо прагматическом отношении для добычи важно знать даже не то, где нефть зародилась, а где она находится сейчас и откуда ее можно извлечь. Дело в том, что в земной коре большая часть нефти не остается в материнской породе, а перемещается и скапливается в особых геологических объектах, называемых ловушками. Даже если предположить, что нефть имеет неорганическое происхождение, ловушки для нее все равно за редким исключением находятся в осадочных бассейнах.
Под действием различных факторов углеводороды отжимаются из нефтематеринских пород в породы-коллекторы, способные вмещать флюиды (нефть, природный газ, воду). Таким образом, нефтяное месторождение — вовсе не подземное «озеро», заполненное жидкостью, а достаточно плотная структура. Коллекторы характеризуются пористостью (долей содержащихся в них пустот) и проницаемостью (способностью пропускать через себя флюид). Для эффективного извлечения нефти из коллектора важно благоприятное сочетание обоих этих параметров.
Типы коллекторов
БОЛЬШАЯ ЧАСТЬ ЗАПАСОВ НЕФТИ СОДЕРЖИТСЯ В ДВУХ ТИПАХ КОЛЛЕКТОРОВ
Терригенные (пески, песчаники, алевролиты, некоторые глинистые породы и др.) состоят из обломков горных пород и минералов. Этот тип коллекторов наиболее распространен: на них приходится 58% мировых запасов нефти и 77% газа. В качестве пустотного пространства, в котором накапливается нефть, в основном выступают поры — свободное пространство между зернами, из которых состоит коллектор.
Карбонатные (в основном известняки и доломиты) занимают второе место по распространенности (42% запасов нефти и 23% газа). Имеют сложную трещиноватую структуру. Нефть обычно содержится в кавернах, появившихся в результате выветривания и вымывания твердой породы, а также в трещинах. Наличие трещин влияет и на фильтрационные свойства коллектора, обеспечивая проводимость жидкости.
Вулканогенные и вулканогенно-осадочные (кислые эффузивы и интрузивы, пемзы, туфы, туфопесчаники и др.) коллекторы отличаются характером пустотного пространства — в основном это трещины, — резкой изменчивостью свойств в пределах месторождений.
Глинисто-кремнисто-битуминозные отличаются значительной изменчивостью состава, неодинаковой обогащенностью органическим веществом. Промышленная нефтеносность глинисто-кремнисто-битуминозных пород установлена в баженовской (Западная Сибирь) и пиленгской (Сахалин) свитах.
Двигаясь по коллектору, флюид в какой-то момент может упереться в непроницаемый для него экран — флюидоупор. Слои такой породы называют покрышками, а вместе с коллектором они формируют ловушки, удерживающие нефть и газ в месторождении. В классическом варианте в верхней части ловушки может присутствовать газ (он легче). Снизу залежь подстилается более плотной, чем нефть, водой.
Классификации ловушек чрезвычайно разнообразны (часть из них см. на рис.). Наиболее простая и с точки зрения геологоразведки, и для дальнейшей добычи — антиклинальная ловушка (сводовое поднятие), перекрытая сверху пластом флюидоупора. Такие ловушки образуются в результате изгибов пластов осадочного чехла. Однако помимо изгибов внутренние пласты претерпевают и множество других деформаций. В результате тектонических движений, например, пластколлектор может деформироваться и потерять свою однородность. В этом случае процессы геологоразведки и добычи оказываются намного сложнее. Еще одна неприятность, которая поджидает нефтяников со стороны ловушек, — замещение проницаемых пород, обладающих хорошими коллекторскими свойствами, например песчаников, непроницаемыми. Такие ловушки называются литологическими.
Что такое Нефть и как её добывают + Cферы применения
Нефть является основой мирового рынка, и от ее стоимости зависят многие экономические процессы как внутри страны, так и на международном уровне.
Ее роль и значение для каждого человека не до конца понятна.
Сейчас мы рассмотрим, что такое нефть простыми словами, из чего она состоит, как появилась и где добывается, все направления её использования, которые были неизвестны до сих пор и множество других интересных нюансов (всё о нефти).
Что такое нефть
Нефть — это полезное ископаемое в виде маслянистой жидкости, включающей в себя смесь углеводородных компонентов. Само наименование на большинстве языков обозначает «горное» или «каменное масло».
В зависимости от месторождения, состава и свойств, выделяют разные сорта нефти.
Эталонными считаются Brent, WTI (West Texas Intermediate), Dubai Crude, Urals, Siberian Light и другие.
В Википедии нефть – это природная маслянистая жидкость, со специфическим запахом состоящая из сложной смеси углеводородов с различной молекулярной массой и другими химическими соединениями. В переводе с турецкого и персидского от слова neft. Запах зависит от количества серных соединений и ароматических углеводородов.
Как появилась нефть достоверно неизвестно, но история ее образования насчитывает более 50-350 млн. лет. Самой достоверной является теория органического происхождения, которая объясняет появление нефти образованием из останков микроорганизмов. В результате биохимических процессов отмирающие организмы образовали слои, которые под воздействием времени погружались вглубь. Давление сверху и повышение температуры без кислорода привели к преобразованию их в углеводороды.
Из чего состоит нефть
Прежде чем, рассматривать химию и состав нефти, стоит упомянуть о её происхождении. Всего существует две теории, как появилась нефть:
Что касается состава, то нефть содержит в себе более 1000 различных веществ, преимущественно (90%) углеводородов. В связи с этим, какой-либо единой формулы нефти не существует. Остальные 10% занимают:
Что касается углеводородной части, то она включает в себя примерно 83-87% углеродов, остальные 11-14% занимает водород.
Кроме того, при более глубоком рассмотрении, из чего состоит нефть, можно выделить несколько сотен углеводородных соединений:
Формула без учета атомов разных соединений выглядит так СхНх, а метана с одним атомом углерода и 4 водорода – СН4.
Основные физические свойства нефти:
Иные физические свойства:
Таким образом, нефть преимущественно состоит из углеводородов в жидкой форме с растворенными газами и твердыми телами. Остальные составляющие не имеют преобладающего значения, за исключением серы, которая может занимать до 5%.
Как добывают нефть
Происхождение нефти довольно глубоко. Нефть залегает в недрах от нескольких десятков метров до 5-6 километров. Большое количество пластов содержится от 1-6 км в глубину, причем содержать они могут не только нефть. Но и газ.
Горные породы, в которых находится нефть, называют коллекторы. Представить себе можно ее в виде твердой и плотной пористой мочалки, в порах содержится нефть.
Как добывают нефть кратко можно представить следующим образом:
Процесс нефтедобычи имеет множество нюансов. Для начала рассмотрим кратко, как добывают нефть, на примере пошагового алгоритма:
Известно, что добыча нефти производится обычно в труднодоступных местах. Платформы могут располагаться в море, болотистых и иных местностях, даже вблизи ледников. Ниже представлен пример схемы работы оборудования платформы «Приразломная» по добыче нефти от Газпром Нефть и Время Арктики в России.
Как видите, скважина достигает в длину порядка 8 км, при этом в глубину (вертикально) около 2,3-2,7 км. Нефть окружена множеством других пород и глиной, а также газом. Специальные разветвления в скважине позволяют добираться до самых труднодоступных источников.
Такой способ добычи нефти не единственный. Всего принято выделять три способа добычи:
Более наглядно со способами добычи вы можете ознакомиться в коротком информационном ролике от Роснефти:
Для чего используется нефть
Наиболее известно в широких кругах применение нефти в качестве топлива:
Тем не менее, топливо — далеко не единственное применение нефти. Как уже упоминалось, продукты переработки нефти широко используются в производстве повсюду:
Нефть применяется в различных отраслях, в том числе косметологии. В сыром виде нужна для строительства ЛЭП и трубопроводов.
Методы использования нефти, согласно их популярности и объемам переработки сырья:
И также производные нефтяные продукты применяют для изготовления бижутерии и красителей.
Теперь вы понимаете, что от нефти зависит жизнь каждого человека, так как сфера её применения огромна. Что будет с нефтью и её ценой можно узнать на отдельной странице – Прогнозы.
Рекомендуем посты по теме:
Процесс получения из нефти различной продукции подробно описан в следующем видео:
Интересные факты о нефти
С древности слово нефть переводится как «извергнутое из земли», нестандартные способы применения нефти и история ресурса удивляют.
| Брокер | Активы | Мин. депозит | Регуляторы | Просмотр |
|---|---|---|---|---|
 | Brent, WTI, Мазут, Газ, Этанол, Мазут и другие энергоресурсы | $100 | FINRA, CySEC, MiFID, Банк России | Далее. |
 | Фьючерсы на Brent и WTI | $100 | FSA, TFC | Далее. |
 | Брент, WTI, Мазут, Газ, Этанол | $300 | IFSC | Далее. |
В заключении
В итоге, нефть представляет собой маслянистую жидкость из углеводородных соединений с небольшими примесями. Из неё делают топливо, а также большинство окружающих нас предметов, которые содержат резину или пластмассу (бытовая техника, обувь, пакеты, автомобильные детали, покрышки и многое другое). Добыча нефти происходит под землёй. Сначала ищется месторождение с помощью геофизической разведки, а затем производится бурение. Платформы для добычи могут находиться на суше, морской или болотистой поверхности. Они с помощью насосов качают сырую нефть, которая в дальнейшем очищается от газов и воды. Не только сама товарная нефть, но и практически каждый элемент от очищения поступает на переработку, в том числе, отходы от сжигаемого газа.
Нефть является невозобновляемым ресурсом и сегодня все поверхностные месторождения уже исчерпаны.
Необходимо использовать рационально природные запасы, проводить геологические работы по поиску новых месторождений, ведь НДС от продажи нефти является основным источников пополнения бюджета нашей страны, но и продукту ее переработки можно использовать для сохранения здоровья и красоты, развития промышленности.
Основные физико-химические свойства нефти и ее состав
Физические и химические свойства, природа происхождения нефти давно интересует ученых. Благодаря успешному изучению физико-химических свойств нефти, человечество получило возможность открывать новые месторождения этого полезного ископаемого, находить ему новое применение и получать максимальный эффект от использования.
Характеристика нефти в глубинных пластах и на поверхности земли сильно отличаются, так как в первом случае она подвергается воздействию экстремальной температуры и высокого давления.
Хотя сегодня мало кто сомневается в органической природе нефтепродуктов, сторонники их минерального происхождения не сдаются. Родоначальником теории о неорганической природе нефти является Д. И. Менделеев. На основе состава нефти он выдвинул гипотезу об ее минеральном происхождении и вывел химическую формулу, согласно которой под воздействием высокой температуры на больших глубинах земли может происходить процесс синтеза углеводородов в результате взаимодействия воды и карбида металлов.
Позднее немецкий ученый К. Шорлеммар, изучая нефть и ее свойства, обнаружил в составе образцов из Пенсильванских месторождений предельные углероды метанового ряда. В 1861 году А. М. Бутлеров представил подробное разъяснение о строении углеводородов, составе и физических свойствах нефти.
Химический состав и формула
В этом разделе рассматриваются основные химические свойства нефти. Постараемся узнать, имеется ли определенная химическая формула нефти. Предельно важными характеристиками для исследования являются: элементарный, фракционный и углеводородный состав нефти.
Начиная изучать химический состав нефти, исходим из ее определения. Нефть – это смесь углеводородов, молекулы которых содержат в своем составе примеси кислорода, серы, азота с чистыми углеводородами (т.е. не содержащими примеси других химических элементов).
Фракционный состав
Качественные показатели сырья определяются лабораторным путем при ее ректификации. Этот процесс основан на разделении первичного сырья на фракции при нагревании. Каждая фракция имеет определенную температуру кипения, после которой она начинает испаряться. Различают следующие виды фракций:
Легкие и средние фракции относятся к светлым дистиллятам, тяжелые фракции называют мазутом. Обычная нефть содержит 31 % бензина, 10 % керосина, 15 % дизельного топлива, 20 % масел, 24 % мазута.
Групповой углеводородный состав
Согласно исследованиям групповой состав нефти можно выразить тремя большими соединениями углеводородов:
Предельные углеводороды
Очень часто их называют метановыми из-за простого строения, а химическое название группы – алканы. Формула метана по структуре напоминает амебу – в качестве ядра выступает атом углерода, роль протоплазмы играют 4 атома водорода. Цепочку структуры алканов нормального строения можно выразить по формуле CnH2n+2, т.е. каждый последующий углеводород будет иметь больше предыдущего на 1 атом углерода, окруженный оболочкой из атомов водорода. Представители этого ряда встречаются как в газообразном виде – СН4-С4Н10, так и в жидком состоянии – С5Н12-С17Н36. Начиная с С18Н38, углеводороды обретают вид кристалла, входящего в состав парафина. Отсюда происходит их название – парафиновые углеводороды.
Наличие изомеров можно назвать их отличительной особенностью. Начиная с 4-го по порядку члена, углеводороды имеют одинаковые формулы, но отличаются по строению молекул. При этом главный член ряда построен в виде несложной цепочки, а изомеры имеют ветвистую цепь.
Изомеры отличаются от нормальных углеводородов по структуре, а также по прочности связей, что приводит к отличию и в свойствах. У них более низкая температура плавления и кипения. Разнообразие этих углеводородов вызывает повышенный интерес к ним, главным образом, из-за возможности создания новых видов топлива, а также схожестью некоторых изомеров с органическими веществами по строению. Сегодня лучшие бензины получают из изомеров. Несмотря на это изомеры остаются не изученными до конца, так как 11-й член ряда имеет 159 видов, 18-й (октодекан) – более 60 тысячи разновидностей изомеров.
Непредельные углеводороды
Они имеют структуру по формуле CnH2n. Они представляют собой циклические насыщенные углеводороды, у молекул которых не достает 2-х атомов водорода. Эти углеводороды называются нафтеновыми кислотами или алкенами. В природной нефти они отсутствуют, их образование связано со вторичной обработкой сырья. Нафтены могут иметь несколько колец. Этим объясняется название полициклических аренов (ароматических углеводородов) со структурными формулами CnH2n2, CnH2n_4. Эта группа углеводородов имеет и другое название – циклопарафины в связи с тем, что их кольца способны удерживать вокруг себя цепочки метановых углеводородов. Этим вызваны их большая плотность, высокая температура кипения и плавления в сравнении с метановыми углеводородами. Циклопарафины легко вступают во взаимодействие с галогенами и кислородом. В обычных условиях они находятся в жидком состоянии.
Ароматические углеводороды
От соотношения этих 3-х групп углеводородов происходит название нефти: метановый, нафтеновый или ароматический. Возможно и комбинированное название, если в составе нефти к преобладающей группе имеется не менее 25% другого углеводорода. Например, метанонафтеновый бензин.
Хотя существует множество видов углеводородов, элементарный состав нефти не отличается многообразием. Элементный состав нефти состоит из следующих компонентов:
Последние из перечисленного компонентного состава нефти представляют собой органические соединения углерода, водорода, серы, азота и различных металлов. К ним можно отнести нейтральные смолы, асфальтены, карбены и карбоиды.
При сгорании нефти образуется зола, но на ее долю приходится сотые доли процента. Она состоит из оксидов различных металлов. В нефти имеется небольшое количество сероводорода. Взаимодействуя с металлами, сера вызывает очень сильную коррозию. Она имеет резкий запах. Различают несколько групп нефти по содержанию серы: несернистые (до 0,2 %), малосернистые (0,2 — 1,0 %), сернистые (1,0 — 3,0 %), высокосернистые (более 3 %). Азот является безвредной и инертной примесью, его доля составляет не более 1,7 %.
Физические свойства
Различают следующие основные физические свойства нефти: плотность, вязкость, сжимаемость и другие.
Плотность определяется как соотношение массы к объему. Различают легкую и тяжелую нефть, в зависимости от того по какую сторону она находится от плотности 900 кг/м3. Газовые конденсаты, бензин, керосин относятся к легкой, а мазут к тяжелой нефти.
Электрические свойства
Рассматривая электрические свойства нефти необходимо отметить, что во многом они зависят от ее состава. Безводная нефть является диэлектриком, парафины могут выступать в качестве изоляторов, а некоторые масла годятся для заливки трансформаторов. Она также способна удерживать и накапливать электрические заряды, возникающие от ее трения об стенки резервуаров. Эту способность можно отнести к вредным и опасным свойствам нефти, создающим угрозу возникновения пожара от малейшей искры.
Кроме того, определенный интерес вызывают реологические свойства нефти. При определенных условиях некоторые ее виды обладают свойством самопроизвольного повышения прочности с течением времени. К таковым можно отнести нефть с большим содержанием парафинов и асфальто-смолистых веществ. Неньютоновская жидкость не обладает реологическими свойствами.
Вязкость нефти
Вязкость нефти определяется ее подвижностью, т.е. способностью сопротивляться перемещению частиц относительно друг друга. Другим словом, вязкость это свойство, которое отвечает на вопрос, какое ее свойство используют в первую очередь, перекачивая по нефтепроводу. Различают динамическую и кинематическую вязкость. Первая из них зависит от времени и измеряется в паскалях секундах. Кинематическая вязкость характеризует ее изменение в зависимости от температуры.