Физические и химические свойства нефти: основные характеристики

• Кафедра нефтегазового промысла
• ОСНОВЫ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОГО ДЕЛА. ЧАСТЬ 1
• Методические указания к практическим занятиям для студентов всех форм обучения бакалавров
• направления 131000.62 «Нефтегазовое дело»
• Краснодар

Составители: докт. техн. наук, проф. Д.Г. Антониади;

канд. техн. наук, доц. Е.Н. Даценко

ассистент Н.А. Шостак

УДК 622.244.

Основы нефтегазопромыслового дела. Часть 1: методические указанияк практическим занятиям для студентов всех форм обучения бакалавров направления 131000.62 «Нефтегазовое дело» /Сост.: Д.Г. Антониади, Е.Н. Даценко, Н.А. Шостак; Кубан. гос. технол. ун-т. Кафедра нефтегазового промысла. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2012. – 25 с.

Представлены расчеты по определению основных физических свойств нефти и газа, пластового давления, пористости и проницаемости нефтенасыщенного пласта. Приведена методика построения геологических разрезов скважин, геологических профилей и элементарных структурных карт.

Ил. 6. Табл. 8. Библиогр.: 5 назв.

Печатается по решению методического совета Кубанского государственного технологического университета.

Рецензенты: д-р. техн. наук, проф. кафедры НГП КубГТУ Е.П. Запорожец

к-т. техн. наук, главный инженер проектов

ООО «Роснефть-НТЦ» О.Н. Данильченко

Содержание

Введение………………………………………………………………………..

Основные физические свойства нефти и газа………………….. 1.1 Примеры решения задач…………………………………….

Поиск и разведка месторождений…………………………………… 2.1 Построение геологического разреза скважины…… 2.2 Построение геологического профиля…………………. 2.3 Построение структурной карты………………………….

2.4 Примеры решения задач…………………………………..

Коллекторы нефти и газа………………………………………………. 3.1 Примеры решения задач…………………………………….

Пластовая энергия…………………………………………………………. 4.1 Примеры решения задач…………………………………….

Практические задания…………………………………………………….

Список рекомендуемой литературы………………………………..

Введение

Дисциплина «Основы нефтегазопромыслового дела» способствует формированию необходимой начальной базы знаний по объектам будущей профессиональной деятельности бакалавра: бурение скважин, разработка нефтяных и газовых месторождений, добыча нефти, сбор и подготовка продукции на промыслах.

Полученные при изучении дисциплины знания способствуют более глубокому освоению дисциплин нефтяного профиля на последующих курсах: «Физика пласта», «Геология и литология», «Геология нефти и газа», «Основы геофизики», «Разработка нефтяных и газовых месторождений», «Технология бурения нефтяных и газовых скважин», «Системы сбора скважинной продукции» и др.

В результате прохождения курса дисциплины «Основы нефтегазопромыслового дела» у бакалавров формируются основные представления о технологических процессах в нефтегазовом комплексе, развивается интерес к современным актуальным проблемам нефтегазового комплекса.

Таким образом, у бакалавров формируется комплекс знаний по всей технологической цепочке от поиска и разведки нефтегазовых месторождений до транспортировки и переработки углеводородного сырья.

Дисциплина «Основы нефтегазопромыслового дела» изучается в течении двух семестров. Методические указания к практическим занятиям предназначены для закрепления знаний студентов очной и заочной форм обучения, полученных на лекциях.

В каждом разделе приведены краткие теоретические сведения, необходимые для решения задач. В конце методических указаний приведены контрольные задачи, вариант которых выбирается по последней цифре номер зачетной книжки студента.

Основные физические свойства нефти и газа

Нефть представляет собой маслянистую горючую жидкость, обычно темно-коричневого цвета, со специфическим запахом. По химическому составу нефть – сложное соединение в основном двух элементов – углерода (82÷87 %) и водорода (11÷14 %). Такие соединения называются углеводородами.

Кроме углерода и водорода, в нефтях содержаться в небольших количествах кислород, азот и сера, в ничтожных количествах, в виде следов – хлор, фосфор, йод и другие химические соединения.

Физические свойства нефтей, а также их качественная характеристика зависят от преобладания в них отдельных углеводородов или их различных групп.

Один из основных показателей товарного качества нефти – ее плотность. В России плотность нефти определяют при температуре 20 ºС и атмосферном давлении (стандартные условия), а количество измеряют в тоннах.

1. В мировой практике принято измерять добываемую и продаваемую нефть в баррелях, а плотность определяется в градусах Американского нефтяного института (АРI), расчет которых ведется при температуре 60 градусов по шкале Фаренгейта.
2. Число баррелей в 1 тонне нефти при температурах 60 ºF и 20 ºС не одинаковы.
3. Нефтяной баррель равен 158,987 литра (159 л), температура 60 ºF соответствует температуре 15,56 ºС (15,6 ºС).

Тип нефти (согласно стандарту 2002 года) определяется по ее плотности, классификация представлена в таблице 1. Наиболее ценные нефти с плотностью до 880 кг/м3.

Таблица 1 – Классификация нефти по плотности

Тип нефти	Тип нефти	Плотность, кг/м3
Особо легкая	750÷830
Легкая	830,1÷850
Средняя	850,1÷870
Тяжелая	870,1÷895
Битуминозная	895,1÷1000

Важнейшее физическое свойство нефти – вязкость, т.е. свойство жидкости сопротивляться взаимному перемещению ее частиц при движении. Единица измерения вязкости в системе СИ – Па∙с (Паскаль-секунда).

• В промысловой практике пользуются меньшими единицами вязкости:
• пуаз 1 П = 0,1 Па∙с
• сантипуаз 1 сП = 0,001 Па∙с
• Динамическая вязкость воды при +20 ºС равна 1 сП, нефти от 1 до 100 и даже 200 ºС.
• Для технических целей часто пользуются понятием кинематической вязкости, равной отношению динамической вязкости нефти к ее плотности:

Единицей кинематической вязкости в системе СИ служит 1 м2/с, на практике пользуются единицей стокс: 1 Ст=10-4 м2/с.

С повышение температуры вязкость любой жидкости, как правило, резко уменьшается. Поэтому при перекачке вязких нефтей и мазутов их обычно подогревают.

На нефтяных месторождениях обычно наблюдается увеличение температуры с глубиной, т.е. вязкость нефти в нефтяных пластах всегда меньше, чем на поверхности.

Нефтяные месторождения всегда содержат углеводородные газы в растворенном или свободном состоянии. Количество газа, растворенного в одной тонне нефти, называется газовым фактором.

Горючие газы нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений по химической природе сходны с нефтью.

В природных газах чисто газовых месторождений преобладает метан, содержание которого в смеси углеводородов доходит до 95÷98 %.

Газ, извлекаемый вместе с нефтью, называют нефтяным. Нефтяной газ, по сравнению с природным, содержит меньшее количество метана (30÷70 %) и имеет большее количество тяжелых углеводородов. В состав газов входят также азот, углекислый газ, сероводород, редкие газы (гелий, аргон), пары ртути.

Основная физическая характеристика газа – его плотность. Плотностью называется масса газа, заключенная в 1 м3 при температуре 0ºС и атмосферном давлении. На практике используют «относительную плотность», являющуюся отношением массы определенного объема газа к массе того же объема воздуха при одинаковом давлении и температуре.

Теплота сгорания – количество тепла, выделяющегося при полном сгорании 1м3 газа, выражается в кДж/м3 или ккал/м3. Чем тяжелее компонент, те выше его теплота сгорания.

Примеры решения задач

Задача 1.

1. Решение.
2. Для определения количества баррелей нефти в одной тонне необходимо массовую единицу измерения выразить в объемной и разделить на баррель в единицах объема (0, 159 м3).
3. Определим объем нефти:

Количество баррелей nbbl в 1 тонне:

Определим плотность в градусах API.

1. В температурной шкале Фаренгейта за ноль градусов принимается температура смеси снега и нашатыря, а за 100 градусов – нормальная температура человеческого тела.

• 0 ºС = 32 ºF
• 100 ºС = 212 ºF
• n ºF = (n-32)∙(5/9) ºС = (n-32)∙0,555 ºС
• m ºС = (9/5m + 32) ºF = (1,8 +32) ºF
• Определяем соотношение температур по шкале Фаренгейта и Цельсия:
• n ºF = (n-32)∙0,555 ºС
• 60 ºF = (60-32)∙0,555 ºС
• 60 ºF = 28∙0,555 ºС = 15,56 ºС
• Это значит, что температура 60 ºF при которой рассчитаны градусы API соответствует температуре 15,56 ºС (15,6 ºС).
• 2. Определяем плотность нефти при температуре 15,6 ºС:

– температурная поправка ( .

Вычисляем:

1. 3. Плотность в градусах API рассчитываем по формуле:
2. .
3. Плотность для данной формулы необходимо выразить в т/м3.
4. .
5. Определим число баррелей в 1 тонне при температуре 60 ºF
6. (15,6 ºС):
7. Объем 1 тонны нефти плотностью 803,419 :
8. .
9. Число баррелей:
10. Таким образом, число баррелей в 1 тонне нефти:
11. при t = 20 ºС, число баррелей – 7,86
12. единица API при t = 60 ºF (15,6 ºС) – 44,6, а число
13. баррелей – 7,83.
14. Задача 2.

Динамическая вязкость нефти равна 30 сП. Определить коэффициент кинематической вязкости, если плотность нефти 760 .

• Решение.
• Кинематическая и динамическая вязкость связаны следующим соотношением:
• .

Источник: https://megaobuchalka.ru/11/1808.html

Конспект на тему "Основные показатели характеризующие свойства нефти"

Основные показатели, характеризующие состав и свойства нефти.

Нефть это жидкий горючий минерал, распространенный в осадочной оболочке Земли. По составу нефть представляет собой сложную смесь углерода, водорода и соединений, содержащих помимо углерода и водорода гетероатомы- кислород, серу и азот[1].

Содержание углерода и водорода в различных нетях колеблется в сравнительно узких пределах и составляет в среднем для углерода 83,5-87 % и для водорода 11,5-14%. Повышенное соотношение водорода к углероду и объясняет жидкое состояние нефти. В сумме содержание S,O,N- 2-3%.

Как видно из таблицы 1, имеются нефти, состоящие почти целиком из углерода и водорода. Азота в нетях (0,001-0,3 %) мало ; содержание кислорода колеблется в пределах 0,1-1,0 %, однако в некоторых высокосмолистых нефтях оно может быть 2-3%.

Значительно разняться друг от друга нефти по содержанию серы.

• Месторождение нефти
• С
• Н
• О2
• S
• N
• Охинское (Сахалин)
• 87,15
• 11,85
• 0,27
• 0,30
• 0,43
• Саравак (Индонезия)
• 86,50
• 12,44
• 0,68
• 0,35
• 0,13
• Кенкияк (Казахстан)
• 86,19
• 12,51
• 0,55
• 0,63
• 0,12
• Грозненское
• 85,9
• 13,0
• 0,8
• 0,13
• 0,07
• Шаймское (Западная Сибирь)
• 85,80
• 13,28
• 0,36
• 0,46
• 0,10
• Пенсильвания (США)
• 85,80
• 14,00
• —
• 0,10
• 1,10
• Бостонское (Узбекистан)
• 85,69
• 14,14
• 0,07
• 0,01
• 0,09
• Сураханское (Азербайджан)
• 85,30
• 14,10
• 0,54
• 0,03
• 0,03
• Ромашкинское (Татарстан)
• 85,34
• 12,65
• 0,21
• 1,62
• 0,18
• Коробкоское (Волгоградская область)
• 85,10
• 13,72
• 0,02
• 1,07
• 0,09
• Белозерское (Самарская область)
• 84,66
• 13,41
• 0,02
• 1,81
• 0,10
• Муготовское (Оренбургская область)
• 83,85
• 12,02
• 0,85
• 3,00
• 0,28
• Первомайское (Татарстан)
• 87,73
• 13,33
• 0,50
• 2,2
• 0,24
• Радаевское (Самарская область)
• 82,78
• 11,72
• 2,14
• 3,05
• 0,31

В очень малых количествах в нефти присутствуют и другие элементы, главным образом металлы. Среди них можно отметить ванадий, никель, железо, магний, хром, титан, кобальт, калий, кальций, натрий, а так же фосфор и кремний. Так же был найден германий 0,15-0,19 г/т [2].

1. Рисунок 1 Химический состав нефти
2. Кислородосодержащие соединения представлены нафтеновыми кислотами, фенолами и смолисто-асфальтеновыми соединениями
3. Нафтеновые кислоты – это соединения, содержащие карбоксильную группу – СOOH, коррозионно-агрессивные.
4. Фенолы – содержаться только в некоторых нефтях.

Смолисто-асфальтеновые вещества присутствуют в довольно значительных количествах (от следов до 25 % и более). Это сложные вещества, содержащие в своем составе кроме углерода (82-87,4%) и водорода (10,3-12,5%) кислород (до 2,5%), серу (0,8-7%) и азот (до 1%).

Серосодержащие соединения. Большая часть серы в нефтях находится в связанном состоянии т.е. в виде сераорганических соединений.

Встречаются сераорганические соединения следующих типов: меркаптаны (RSH), сульфиды (RS), дисульфиды (RS-SR), тиофен C4H4S и его производные, иногда сероводород и элементарная сера. Соединения сероводорода, а также меркаптаны вызывают коррозию аппаратуры, оборудования и трубопроводов.

Азотосодержащие соединения содержание колеблется от следов до 0,93%. В определённых условиях могут превращаться в амиак.

Анализ нефтей с выделением индивидуальных соединений требует много времени.

В технологических расчетах при определении качества сырья, продуктов нефтепереработки и нефтехимии часто пользуются данными технического анализа, который состоит в определении некоторых физических, химических и эксплуатационных свойств нефтепродуктов.

С этой целью используют следующие методы, в комплексе дающие возможность охарактеризовать товарные свойства нефтепродуктов в различных условиях эксплуатации, связать их с составом анализируемых продуктов, дать рекомендации для наиболее рационального их применения:

• физические –
• определение плотности
• вязкости
• температура застывания
• фракционный состав
• теплоты сгорания
• молекулярной массы
• физико-химические
• плотность

Плотность. Нефти различаются по плотности, т.е. по массе, содержащейся в единице их объема. Если в сосуд с нефтью налить воду, то, за исключением редких случаев, нефть всплывает. Обычно она легче воды.

Плотность нефти, измеренная при 20°С, отнесенная к плотности воды, измеренной при 4°С, называется относительной плотностью нефти.

Определение плотности можно проводить при любой температуре, а затем вычислить значение относительной плотности, используя коэффициент объемного расширения, значения которого приводятся в справочной литературе. Относительная плотность нефтей колеблется в пределах 0,82–1.

Нефти с относительной плотностью до 0,85 называются легкими. Относительную плотность от 0,85 до 0,90 имеют средние нефти, а свыше 0,90 – тяжелые. В тяжелых нефтях содержатся преимущественно циклические углеводороды.

Плотность нефти зависит от многих факторов: химической природы входящих в нее веществ, фракционного состава, количества смолистых веществ, количества растворенных газов и других. Плотность нефти зависит и от глубины залегания, как правило, уменьшаясь с ее увеличением.

При определении плотности нефтей и нефтепродуктов обычно пользуются несколькими методами: с помощью ареометров с помощью пикнометрическим методом (наиболее точный).

Вязкостные свойства. При добыче и транспортировке нефти большое значение имеет такое ее свойство, как вязкость.

Для характеристики вязкости нефтей и нефтепродуктов на практике наиболее широко используется кинематическая вязкость.

Вязкость очень сильно зависит от температуры, поэтому всегда указывается температура ее определения. Вязкость нефти зависит от ее химического и фракционного состава, содержания асфальто-смолистых веществ. Чем легче фракционный состав нефти и чем выше ее температура, тем ниже вязкость; чем больше асфальто-смолистых веществ, тем она выше.

Нефть, как и любая жидкость, при определенной температуре закипает и переходит в газообразное состояние. Различные ее компоненты переходят в газообразное состояние при различной температуре.

Легкие нефти начинают кипеть при 50–100°С, тяжелые – при температуре более 100°С.

Различие температур кипения углеводородов, входящих в состав нефтей, широко используется на практике для разделения нефти на температурные фракции (франц. «фрактьон» – доля, часть от лат. «фракцио» – излом, ломание). Так, при нагревании нефти

1. До 200 °С выкипают углеводороды бензиновой фракции,
2. при 200–250 °С –керосиновые,
3. при 250–360°С – дизельные
4. при 360–550 °С – масляной.
5. Остаток представлен гудроном.

Обычно нефти плотностью менее 0,9 начинают кипеть при температуре, которая ниже 100°С. Температура начала кипения нефти зависит от ее химического состава. Так, при одной и той же плотности нафтеновые и ароматические углеводороды кипят при более низкой температуре, чем парафиновые.

Молекулярная масса. Молекулярная масса – важнейшая характеристика нефти. Этот показатель дает «среднее» значение молекулярной массы веществ, входящих в состав той или иной фракции нефти, и позволяет сделать заключение о составе. Он широко применяется для расчетов аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов.

Молекулярную массу нефтепродуктов, как и индивидуальных веществ, определяют различными методами. Молекулярная масса определяется криоскопическим методом – по понижению температуры кристаллизации раствора исследуемого продукта, например в бензоле, нитробензоле и др.

; эбулиоскопическим – по повышению точки кипения (в случае легких нефтяных функций); методом Раста – по понижению температуры плавления сплава исследуемого вещества с камфорой, бензойной кислотой, дифениламином и др. (для более высококипящих нефтепродуктов).

Тепловые свойства. Главнейшим свойством нефти и горючих газов, принесшим им мировую славу исключительных энергоносителей, является их способность выделять при сгорании значительное количество теплоты.

Теплотой сгорания называется отношение количества теплоты, выделяющейся при горении, к массе сгоревшего до конца (т.е. до образования углекислоты СО 2 и воды Н 2 О) топлива.

Цвет, флуоресценция и люминесценция.

Цвет нефтей в зависимости от их химического состава может быть различным. Чем больше в нефти смол и особенно асфальтенов, тем окраска ее по глубине или оттенку более темная. Легкие нефти плотностью 0,78–0,79 кг/дм 3 имеют желтую окраску, нефти средней плотности (0,79–0,82 кг/дм 3) – янтарного цвета и тяжелые – темно-коричневые и черные.

Большинство нефтей, а также их фракции обладают флуоресценцией: они имеют синеватый или зеленоватый цвет в отраженном свете. Это свойство связано с присутствием в нефтях многоядерных углеводородов ароматического ряда.

Фракционный состав нефти. Нефть и нефтепродукты обычными методами перегонки невозможно разделить на индивидуальные соединения. Это делается путем перегонки на отдельные части, любая из которых является менее сложной смесью. Такие части называют фракциями, или дистиллятами. Фракция – это группа углеводородов, которая выкипает в определенном интервале температур.

Нефтяные фракции в отличие от индивидуальных соединений не имеют постоянной температуры кипения. Они выкипают в определенных интервалах температур, то есть имеют температуру начала и конца кипения. Эти обе температуры зависят от химического состава фракции.

Фракционный состав нефтей и нефтепродуктов показывает содержание в них различных фракций, выкипающих в определенных температурных пределах.

Нефти разных месторождений очень отличаются одна от одной по фракционному составу, а отсюда – и по потенциальному содержанию бензиновых, керосиновых, дизельных и масляных дистиллятов. Очевидно, что фракционный состав нефти определяет пути ее промышленной переработки.

Легкие нефти, не вмещающие масляных фракций, встречаются редко. Большей частью они сопутствуют газам в газоконденсатных месторождениях и их называют газоконденсатами.

Групповой химический состав нефти.

Углеводороды, составляющие основу нефти и горючих газов, представлены множеством индивидуальных соединений. Химический состав нефти полностью не известен, но уже установлено 425 углеводородных соединений, каждое из которых в свою очередь является исходным для более сложных соединений.

В зависимости от строения молекул углеводороды, входящие в состав нефтей и природных газов, подразделяются на три основные группы: парафиновые, нафтеновые и ароматические.

Представители этих групп отличаются друг от друга соотношением числа атомов углерода и водорода, которое выражается общей формулой группы, и характером их внутренних структурных связей.

Рис 8.5. Структурные формулы нафтеновых углеводородов

Таким образом, групповым химическим составом нефти называют содержание в ней углеводородов определенных химических групп, которые характеризуются соотношением и структурой соединений атомов углерода и водорода.

Таблица 8.2. Содержание углеводородных фракций, %

• Регион размещения нефтяных месторождений
• Парафиновые фракции
• Нафтеновые фракции
• Ароматические фракции
• Предкарпатье
• 47–49
• 26–35
• 18–25
• Днепровско-Донецкая впадина
• 28–66
• 22–53
• 12–33
• Беларусь
• 60–71
• 13–27
• 11–21
• Литва
• 73–74
• 22–23
• 4–5
• Азербайджан (материк)
• 28–56
• 39–68
• 2–17
• Азербайджан (море)
• 35–56
• 27–60
• 1–20
• Дагестан
• 58–62
• 25–31
• 11–13
• Чечено-Ингушетия
• 51–61
• 16–41
• 8–28
• Калининградская обл.
• 70–74
• 21–26
• 4–5
• Краснодарский край
• 20–47
• 42–56
• 11–50
• Ставропольский край
• 51–65
• 20–37
• 12–15

Рис. 8.6. Структурные формулы ароматических углеводородов.

.

Источник: https://infourok.ru/konspekt-na-temu-osnovnie-pokazateli-harakterizuyuschie-svoystva-nefti-306121.html

ПОИСК

    Основные физические свойства нефтей и нефтяных фракций [c.79]

•     ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ [c.43]
•     Основные физические свойства нефтей [c.91]
•     ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ [c.10]

    Одним из основных физических свойств нефти, имеющим большое значение при проектировании системы сбора и подготовки нефти, является ее вязкость.

Вязкость, или внутреннее трение, — это свойство жидкости оказывать при движении сопротивление перемещению ее частиц относительно друг друга. В зависимости от рола жидкости трение это может быть больше или меньше.

В соответствии с этим все жидкости можно разделить на маловязкие и вязкие. [c.11]

    П. Какими основными показателями характеризуются физические свойства нефти  [c.16]

В то же время физические свойства нефти двух других стратиграфических единиц (угленосного горизонта и пласта Дту) по некоторым параметрам существенно отличаются как между собой, так и от средней нефти.

Так, для нефти угленосного горизонта характерны низкое газосодержание, повышенная [c.207]

    Физические свойства нефтей Оренбургской области исследовали по пробам из 28 залежей нефти. Обобщенные результаты измерений основных физических параметров пластовых нефтей приведены ниже. [c.223]

    Залежи нефти находятся в условиях средних пластовых давлений и температур. При равенстве пластовых условий физические свойства нефтей верейского горизонта и башкирского яруса существенно различаются.

В указанных условиях нефть пласта Аг (верейского горизонта) характеризуется высокой вязкостью, низким газосодержанием, повышенной плотностью.

Значения основных физических параметров нефти башкирского яруса близки к средним, кроме относительно низкой вязкости. [c.301]

    Залежи нефти находятся в условиях средних (задонско-елецкий горизонт) и высоких (воробьевский горизонт) пластовых давлений и температур. Свойства нефтей существенно различаются.

Величина значений основных физических параметров нефти задонско-елецкого горизонта ниже, чем для средней нефти. [c.358]

    Основными элементами в составе нефтей являются углерод (83-87%) и водород (12-14%). Соотношением углерода и водорода определяются физические свойства нефтей. Горючие ископаемые — газ, нефть и уголь — отличаются друг от друга соотношением углерода и водорода. Уголь наиболее обеднен водородом, этим объясняется его твердое состояние. Кроме того, в нефтях найдены и.другие элементы, такие как сера, кислород, азот. Содержание серы колеблется от сотых долей до 8%, может быть и больше. Количество азота изменяется в пределах от тысячных долей процента до 1,5%, а кислорода — от десятых долей до 3,6%. В нефтях обнаружены в незначительных количествах многие элементы, такие как Ре, Са, К, Mg, №, Мп, V, Т и др. [c.16]

    Назовите основные показатели физических свойств нефтей и нефтепродуктов. [c.113]

    Основные физические свойства аренов, присутствующих в нефтях, показаны в табл. 7. [c.46]

    Вознесенской и Жердевой [154] детально и всесторонне были исследованы твердые парафины туймазинской нефти.

Авторы выделили ряд фракций парафина с температурами плавления от 46 до 70° С из остатка туймазинской нефти (выше 350° С), применяя комплекс методов (пропановая деасфальтизация, молекулярная перегонка, дробное осаждение избирательно действуюш ими растворителями).

Особое внимание было обращено на полноту отделения твердых углеводородов от жидких (полнота обезмасливания).

Фракции парафина были охарактеризованы по основным физическим свойствам, включая микрокристаллическую структуру, по элементарному составу, а также по отношению фракций к реакции нитрования по Коновалову, и сопоставлены с парафинами других нефтей (грозненской мидконтинентской) и индивидуальными парафинами с близкими температурами плавления и молекулярными весами. Основные характеристики выделенных фракций парафина приведены в табл. 22. [c.96]

    В основе методов переработки нефти и газа и применения товарных нефтепродуктов в различных областях народного хозяйства лежат физико-химические процессы. Управление этими процессами требует глубокого знания физических и физико-химических свойств газа, нефти, нефтяных фракций, составляющих их углеводородов и других органических соединений нефтяного сырья.

Одни из констант, характеризующих эти свойства, входят в формулы для расчетов нефтезаводской аппаратуры, другие используются для контроля производства, третьи прямо или косвенно отражают эксплуатационные свойства нефтепродуктов, являясь, таким образом, условными показателями их качества. Ниже рассмотрены основные показатели физико-химических свойств нефти и нефтепродуктов.

 [c.34]

    Для карбазола — одного из основных азотсодержащих веществ нефти — исследованы физические свойства (электропроводность, магнитная восприимчивость) и установлено, что в его монокристалле имеются фазовые переходы при температурах, далеких от плавления. Показано, что носители заряда возникают при термической диссоциации молекулярных экситонов на примесях. [c.4]

    Дж. Диксон считает, что полициклические конденсированные структуры углеводородов являются основными составляющими высокомолекулярной части нефти [66].

Он пытается установить зависимость между физическими свойствами и строением полициклических углеводородов, а также при помощи одного эмпирического уравнения описать соотношения между многими равновесными свойствами ряда структур углеводородов. [c.298]

    Все эти газообразные, жидкие и твердые углеводороды в зависимости от строения молекул подразделяются на три основных класса — парафиновые, нафтеновые и ароматические.

Значительную часть нефти составляют углеводороды смешанного строения, содержащие структурные элементы всех трех упомянутых классов.

    Показаны возможности определения и прогнозирования содержания САВ по основным физико-химическим характеристикам нефтей плотности, молекулярной массе, коксуемости, вязкости, температуре застывания, содержанию серы, выходу фракций 200— 300 °С. Однако нефти отличаются большим разнообразием химического состава и физических свойств, поэтому разработать единые математические зависимости, охватывающие различные характеристики нефтей, практически невозможно. [c.266]

    Лекция 3. Основные физические свойства нефтей и нефтепродуктов С плотность, молексулярная масса, вязкость, давление насыщеннык паров, температуры вспышки, воспламенения, самовоспламенения, застывания, каплепадения и размягчения, тепловые свойства).  [c.352]

    Основные физические свойства циклоалканов помещены в табл. 7.13. Температура кипения циклоалканов выше температуры кипения алкенов или алканов с тем же числом атомов углерода в молекуле.

Плотность соединений этой группы выше плотности соответствующих нормальных алканов, но ниже плотности аренов. Это свойство иногда используется для определения группового состава фракций нефти.

На [ичие радикалов-заместителей резко снижает температуру плавления углеводорода, и тем значительнее, чем меньше углеродных атомов содержит алкильный заместитель. [c.136]

    ГИ Б энергетических и зкономических проблемах. Общность элементар ного состава ГИ природного газа, газовых конденсатов, нефтей, бурых и каменных углей, горючих сланцев и др. Теории происхождения и генезиса ГИ.

Понятие об условном топливе и нефтяном эквиваленте ГИ. Основные физические свойства плотность, молекулярная масса, температуры застывания, размягчения, вспышки, воспламенения и самовоспламения. Теплотворная способность, [c.

224]

е- принадлежат к обломочной группе пород, В некоторых месторождениях нефть и газ залегают в известняках и доломитах, отно сящихся к биохимической и химической группам пород. Изучением физических свойств п.тастов, нефти, газа и воды а также физических процессов, происходящих в пластах, занимается раздел науки [c.

5]

    Основные Физические свойства и харастеоистики нефтей и газов [c.6]

    Основные физические свойства циклоалканов приведены в табл. 8.20. Температуры кипения циклоалканов выше температуры кипения алкенов или алканов с тем же числом атомов углерода в молекуле.

Плотность соединений этой группы выше плотности соответствующих н-алканов, но ниже плотности аренов. Это свойство иногда используется для определения группового состава фракций нефти.

Наличие радикалов-заместите- [c.225]

    При всем многообразии конструктивных решений и принципов сбора и приема нефга работа всех нефтесборных систем основана на различии физических свойств нефти и воды (различие в плотности и в молекулярном сцеплении нефти и воды с поверхностями различных материалов). Эти различия определяют две основные группы гравитационные устройства, использующие различие в плотности воды и нефти, и сорбционные, в которых используются свойства нефти налипать на поверхности либо впитываться некоторыми материалами. [c.405]

    Переработка нефти осуществляется физическиг1и и химическими методами. Физические методы переработки нефти и нефтепродуктов основаны на различии физических свойств составляющих их компонентов.

Для разделения нефти на отдельные фракци[1 применяется пр мая иерегопка ее ири атмосферном и пониженном давлении па атмосферно-вакуумных установках (АВУ). Основными аппаратами АВУ являются ректификационные ко.

ои-иы и трубчатые иеми. [c.229]

    В качестве источников тепловой энергии для двигателей внутреннего сгорания применяют в основном бензин и дизельное топливо.

    Зависимость нижнего допустимого предела давления от температуры — причина основного отличия расчета транспортирования легкоки-пящих жидкостей от транспортирования нефти или воды.

Поэтому определение закона изменения температуры перекачиваемой среды при гидравлическом расчете трубопровода необходимо не только для расчета физических свойств, в частности, плотности, перекачиваемой среды, но и для оценки перепада давления.

При перекачке жидкости распределение температуры по длине трубопровода определяют по формуле Шухова [c.175]

    Эти углеводороды выделяют хроматографическим методом на силикагеле, поэтому в их составе содержатся и изопарафины, однако содержание последних невелико. Кроме того, нафтеновые углеводороды масляных фракций ефти являются смешанным.и, т. е. содержат в молекулах и па1рафиновые цепи.

Нафтеновых углеводородов в негибридизираванном виде в высокомолекулярной части нефти, по имеющимся в литературе данным, вообще не со-де ржится. В работах Л. Г. Жердевой, Д. О.

Гольд берг и других исследователей на основаиии определения элементного состава и физических свойств узких высококипящих фракций нафтеновых углеводородов показано, что в их составе наряду с гомологами циклогексана присутствуют и полициклические нафтены.

Было установлено наличие в масляных фракциях бакинских нефтей нафтенов с 2, 3 и 4 циклами в молекуле. В работе Ф. Д. Россини показано, что число колец, содержащихся в молекулах нафтенов, зависит от пределов выкипания фракции.

    Только на основе глубокого изучения физических свойств, элементного состава, химического строения, особенно определения состава и количества гетероатомов, природы их связи и положения в общей структуре молекул, направлений химических превращений можно разработать пути химико-технологической переработки этих сложных компонентов нефти. Изучение химического строения асфальтенов с использованием большого комплекса современных экс-перн.ментальных методов должно составить одно из основных направлений научного решения поставленной проблемы. [c.108]

    Деасфальтизации концентратов нефти зависит от растворимости в пропане содержащихся в них фракций, отличающихся по физическим свойствам, молекулярному весу, плотности, вяз-Оч кости и т. д. В процессе используются смесь неполярного растворителя и.

в основном неполярных соединений, содержащихся в концентрате нефти. Поэтому растворимость их происходит под влиянием дисперсионных сил. Если таковая не происходит, то, следовательно, имеются условия, не позволяющие крупным молекулам диспергироваться в пропане.

Приближение температуры к критической вызывает резкое понижение плотности растворителя и относительное ослабление прочности связей между молекулами, в частности, между молекулами растаорителя и растворенных в нем углеводородов, в результате чего последние выделяются из раствора.

Очевидно, в таком случае выделяются те углеводороды, молекулы которых слабее связаны с молекулами [c.176]

    В определении той или иной физической характеристики количество затрачиваемого тепла относится к единице количества вещества, обычно весовой (ккал/кг), но иногда и объемной (ккал/м ), в физико-химических расчетах предпочтительно пользуются размерностью ккал/кг-моль или кал/г-моль. Основное применение эеплО Вых свойств нефтей — в теплотехнических расчетах при проектировании аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов, а также в тепловых расчетах двигателей, применяющих нефтепродукты, как топливо. [c.84]

Источник: https://www.chem21.info/info/1910808/

Физические свойства нефти

В результате переработки сырой нефти получаются нефтепродукты, используемые в промышленности, например, моторное масло или бензин. Универсальные физические свойства делают ее незаменимой в качестве смазки в автомобильной и другой технике. Она уникальна благодаря производству топлива не только разных сортов, но и со множеством добавок, что увеличивает полезный диапазон применения.

Для переработки в полезный продукт требуются большие запасы сырья, а также возможность получать и перерабатывать его по разумной цене. 

Физические свойства

Нефть сильно различается по своему химическому составу и физическим свойствам. Поскольку она состоит из смесей тысяч углеводородных соединений, ее физические характеристики, такие как удельный вес, цвет и вязкость (устойчивость жидкости к изменению формы) также широко варьируются.

Углеводородные структуры включают насыщенные, ароматические и полярные соединения, которые включают смолы и асфальтены. Смолы и асфальтены в значительной степени непроницаемы для окружающей среды. Они испаряются, растворяются и плохо разлагаются и, следовательно, могут накапливаться в виде остатков после разлива.

Нефть — сложная смесь углеводородов, которые встречаются на Земле в жидкой, газообразной или твердой фазе. Ее широко применяют благодаря способности выделять тепло при сгорании.

Но, как технический термин, она также включает природный газ и вязкую или твердую форму, известную как битум, которая находится в битуминозных песках.

• Жидкая и газообразная фазы составляют наиболее важную из первичных видов ископаемого топлива.
• Различные физические параметры влияют на стоимость и качество нефти.
• К физическим свойствам нефти относят:

• Плотность;
• Вязкость;
• Давление насыщения;
• Парафинистость;
• Газосодержание;
• Температура застывания;
• Сжимаемость;
• Температура вспышки;
• Содержание серы;

Плотность

Нефть — это не однородная жидкость, а ряд веществ с различным количеством углеводородов. Он подразделяется на классы от легких, плотность которых составляет около 790 кг/м³, до особо тяжелых 970 кг/м³.

Хотя плотность сырой нефти может быть выражена в общепринятых научных единицах, она чаще выражается в измерении, называемом API-гравитацией. Это измерение в сравнении с водой. Если API больше 10°, то вещество легче и будет плавать на воде, а если меньше 10°, то тяжелее и тонет.

В этом измерении легкая сырая нефть имеет плотность более 31,1 ° API, в то время как сверхтяжелая сырая нефть ниже 10 ° API.

Вязкость

Важными параметрами для классификации являются как вязкость, так и степень ее API. Характеристики плотного сырья достаточны, чтобы получать его через ствол скважины современными методами извлечения.

Для этого используются тепло, газ или химические вещества, которые снижают вязкость и направляют добычу. Более подвижные средние и легкие масла извлекаются через добывающие скважины, они легко текут и содержат больше летучих компонентов.

В то время как сверхтяжелые имеют высокую вязкость или почти смолоподобную форму и показывают более высокую плотность.

Промежуточные масла находятся между этими крайностями. Классификация по степени API:

• Легкая — выше 31,1° (менее 870 кг/м³)
• Средняя — от 31,1° до 22,3 ° (от 870 до 920 кг/м³).
• Тяжелая — от 22,3° до 10° (от 920 до 1000 кг/м³).
• Сверхтяжелая — ниже 10° (выше 1000 кг/м³).

Контрасты между разбавленным битумом и другим сырьем сильно усиливаются от атмосферных воздействий. Выветрившийся тяжелый и особенно разбавленный битум, например, гораздо более клейкий, чем другие масла.

Давление насыщения

Давление насыщения напрямую зависит от плотности и соотношения объёмов нефти и газа, их состава и пластовой температуры. Таким образом, чем больше нерастворимых компонентов (увеличение плотности), тем больше эта характеристика будет расти, а газ будет в свою очередь сильнее выделяться из жидкости.

Давление насыщения (Рнас) может быть меньше либо равно давлению пласта залежи (Рпл) и колеблется от 0,01 до 30 Мпа.

Парафинистость

В зависимости от количества твердых углеводородов (парафинов) выделяют три сорта: малосодержащие (менее 1,5 %); средне (от 1,5 до 6 %); высокосодержащие (более 6 %). Содержание парафинов колеблется от 0,2 до 30% массы и влияет на диапазон температур кипения и застывания.

Газосодержание

В месторождениях добывается по большей части нефть с некоторым количеством природного газа. Газовая скважина добывает преимущественно природный газ. Поскольку давление на поверхности ниже, чем под землей, часть газа выйдет из раствора и будет извлечена (или сожжена) в виде жидкого газа.

Однако, поскольку температура и давление под землей выше, чем на поверхности, газ может содержать более тяжелые углеводороды, такие как пентан, гексан и гептан, в газообразном состоянии.

В скважинах может быть до 1 тыс. м³ газа на 1 м³ нефти и до 900-1100 м³ на 1 м³ конденсата.

Объемный коэффициент

Объемный коэффициент нефтеобразования (FVF) зависит от соотношения объемов нефти в пластовых условиях (при повышенной температуре и давлении) с ее объемом в стандартных условиях после выделения газа на поверхности. Значения, как правило, варьируются от приблизительно 1 b (баррель) у содержащих мало или не содержащих растворенного газа, до почти 3 b для высоколетучих масел.

Температура застывания

Эта характеристика значит, что сырье становится пластичным и не будет течь. Эта характеристика важна для извлечения и транспортировки и всегда определяется. Колеблется от 32 ° до -57 ° C в зависимости от состава, чем больше парафинистых (твердых) частей, тем будет выше этот показатель.

Оптические свойства

Цвет может варьироваться от почти бесцветной светло-желтой и зеленовато-желтой до красноватого и насыщенного черного. Черное сырое масло очень густая и темная из-за высокого содержания таких компонентов как асфальт и смолы; тогда как неуглеводородные примеси как сера, металлы и соли легко меняют свой цвет.

Также ей присуще такое свойство как флуоресценция, благодаря которому она хорошо отражает свет и имеет разноцветные пятна. После очистки этот эффект исчезает.

Сжимаемость

Коэффициенты изотермической сжимаемости требуются при решении многих инженерных задач месторождения, включая проблемы с переходным потоком текучей среды.

Кроме того они необходимы при определении плотности ненасыщенного газом сырья. Усадка некоторых легких сортов при высокой температуре обладает большим коэффициентом сжимаемости и достигает до 50 % (содержащих в составе больше природного газа).

Температура вспышки

Самовоспламенение — это характеристика, при которой жидкость образует пары, достаточные для образования открытого пламени. Жидкость считается легковоспламеняющейся, если ее температура вспышки составляет менее 60 °C.

Существует широкий диапазон температур воспламенения для масел и нефтепродуктов, многие из которых считаются легковоспламеняющимися, особенно при утечке. Бензин, который легко загорается при любых условиях окружающей среды, представляет серьезную опасность.

Многие свежие неочищенные масла и разбавленный битум имеют большое количество летучих компонентов и могут загореться в течение дня или дольше после утечки в зависимости от скорости потери легколетучих компонентов в результате испарения. С другой стороны, неразбавленный битум обычно негорючий.

Содержание серы

В дополнение к практически бесконечным смесям углеводородных соединений, сера, азот и кислород обычно присутствуют в небольших, но часто важных количествах.

Сера является третьим по распространенности атомным компонентом. Он присутствует в средних и тяжелых фракциях.

В низком и среднем молекулярном диапазоне она связана только с углеродом и водородом, в то время как в более тяжелых фракциях она часто включается в большие полициклические молекулы, которые также содержат азот и кислород.

Общее содержание колеблется от менее 0,05 % (по массе), как в некоторых венесуэльских маслах, до около 2% для средних запасов на Ближнем Востоке и до 5 и более % в густых мексиканских или миссисипских маслах.

Как правило, чем выше удельный вес (плотность и вязкость), тем больше в ней содержание серы. Избыток удаляется перед переработкой, поскольку свойства оксида серы, выбрасываемого в атмосферу при сгорании нефти, являются основным загрязнителем и коррозионным агентом в нефтеперерабатывающем оборудовании.

Универсальность нефти используется для ряда целей: производства пластика, гербицидов, удобрений, пестицидов, моющих средств, красок, обивки и мебели, мазута для смазки, бензина для заправки автомобилей, реактивного или газового топлива для самолетов, а также для производства электроэнергии. Сера и асфальт широко используются во многих промышленных и химических применениях по всему миру. Однако исследования показывают, что при ее добыче в атмосферу выбрасывают ся такие загрязнители, как углекислый газ — основная причина кислотных дождей и глобального потепления.

Показатели физических свойств влияют на цену нефти и качество.

Источник: https://prompriem.ru/neftyanaya-promyishlennost/fizicheskie-svojstva-nefti.html