Физические свойства нефти в стандартных условиях
ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ НЕФТИ И ГАЗА В УСЛОВИЯХ ЗАЛЕЖЕЙ
План
Нефть и газ - как смесь углеводородов и других соединений.
Состав нефти (сера, асфальто-смолистые соединения, парафины и др
Физические свойства пластовой нефти.
Физические свойства нефти в стандартных условиях
При изучении физико-химических свойств нефтей, газов и воды необходимо знать:
1.Методику и условия отбора глубинных проб – глубина отбора, пластовое давление, пластовая температура. Число и качество глубинных и отобранных на поверхности проб по продуктивным пластам. Методы исследования и проводившая их организация. Обоснование полноты изученности состава и свойств нефти и газа по каждому пласту (залежи), площади и разрезу.
2.Физико-химическая характеристика нефти, газа и конденсата в пластовых и стандартных условиях: плотность, вязкость, газосодержание, объемный коэффициент, коэффициент сжимаемости, состав и др. Изменчивость отдельных показателей состава и свойств по площади залежи и разрезу и их средние значения по каждой залежи.
3.Товарная характеристика нефти, конденсата и газа: фракционный состав, теплота сгорания, содержание серы, смол, асфальтенов, масел, парафина, воды, солей, механических примесей; отнесение нефти, газа и конденсата к соответствующим группам государственных стандартов.
Нефть - этоприродная горючая маслянистая жидкость, распространенная в осадочной оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое. В состав нефтивходит смесь углеводородов самого разнообразного строения. Их молекулы представляют собой и короткие цепи атомов углерода, и длинные, и нормальные, и разветвленные, и замкнутые в кольца, и многокольчатые. Путем перегонки из нефти получают различные продукты: бензин, реактивное топливо, осветительный керосин, дизельное топливо, мазут и так далее.
Свойства углеводородов (УВ) в пластовых условиях весьма разнообразны. Наряду с условиями залегания пород-коллекторов они во многом определяют природные энергетические возможности залежей, выбор методов искусственного воздействия на пласты и систем разработки, характер динамики годовых показателей разработки, возможную степень извлечения запасов из недр и др.
Кроме углеводородов в состав нефтивходит небольшое количество кислородных, сернистых и немного азотистых соединений. Нефть и газ встречаются в земных недрах как вместе, так и раздельно. Нефть включает в себя большую и сложную группу жидких, газообразных и твердых углеводородов, т.е. соединения углерода и водорода, а также иных примесей (азот, кислород и серу). Свойства и состояние УВ зависят от их состава, давления и температуры в пластах. В залежах они находятся в жидком и газообразном состоянии или в виде газожидкостных смесей. В процессе разработки залежей в пластах и при подъеме на поверхность давление, а иногда и температура непрерывно меняются, что может сопровождаться изменениями состава газовой и жидкой фаз и переходом УВ из одной фазы в другую. Необходимо знать закономерности фазовых переходов, состояние и свойства УВ при различных условиях и учитывать их при подсчете запасов, проектировании и регулировании разработки, проектировании эксплуатации систем сбора и транспорта нефти и газа.
Нефть и газ представляют собой смесь УВ преимущественно метанового (парафинового) (Cn H2n+2), нафтенового (Сn H2n) и в меньшем количестве ароматического (Сn H2n-6) рядов. В поверхностных условиях УВ от метана СН4 до бутанов С4Н10 – газы, от С5Н12 пентанов до С16Н34 – жидкости, от С17Н36 до С35Н72 и выше — твердые вещества, называемые парафинами и церезинами.
1.При большом количестве газа в пласте он может располагаться в виде газовой шапки над нефтью в повышенной части структуры. При этом часть жидких УВ нефти может находиться в виде паров также и в газовой шапке. При высоком давлении в пласте плотность газа становится весьма большой (приближается по величине к плотности легких углеводородных жидкостей). В этих условиях в сжатом газерастворяются значительные количества легкой нефти (С5Н12 + С6Н14). Иногда нефть оказывается полностью растворенной в газе. При извлечении такого газа на поверхность в результате снижения давления и температуры растворенная в нем нефть выпадает в виде конденсата.
2.Если количество газа в залежи по сравнению с количеством нефти мало, а давление достаточно высокое, то газ полностью находится в растворенном состоянии в нефти, и тогда газонефтяная смесь находится в пласте в жидком виде.
При извлечении нефти на поверхность в результате снижения давления растворенный газ выделяется в виде газовой фазы.
С учетом сказанного залежи УВ подразделяются на:
1) чисто газовые; 2) газоконденсатные; 3) газонефтяные или нефтегазовые (в зависимости от относительных размеров газовой шапки и нефтяной части залежи); 4) нефтяные (с различным содержанием растворенного газа).
Состав нефти
Нефть состоит преимущественно из углеводородных соединений парафинового, нафтенового и ароматического рядов. Метановые (парафиновые) углеводороды химически наиболее устойчивы, а ароматические - наименее устойчивы (в них минимальное содержание водорода), нафтеновые - занимают промежуточное положение. Ароматическиеуглеводороды являются наиболее токсичными компонентами нефти.
В состав нефти входят также высокомолекулярные соединения, содержащие кислород, серу, азот, т.е. нафтеновые кислоты, смолы, асфальтены, парафин и др. Хотя их содержание в нефти невелико, но они существенно влияют на свойства поверхностей раздела в пласте (в частности, поверхности пустотного пространства), на закономерности движения нефти при разработке залежей. В составе нефти выделяют углеводородную, асфальтосмолистую и зольнуюсоставные части. Всоставе нефтивыделяют порфирины и серу. Асфальтосмолистаясоставная часть нефти частично растворима в бензине: растворяемая часть - это асфальтены, нерастворяемая - смолы. Интересно, что в смолах содержание кислорода достигает 93% от его общего количествав составе нефти. Порфирины - это азотистые соединения органического происхождения, они разрушаются при температуре 200 -250°С. Сераприсутствуетв составе нефти либо в свободном состоянии, либо в виде соединений сероводородов и меркаптанов. Сера является наиболее широко распространённой коррозийной примесью, которую нужно удалять на нефтеперебатывающем заводе. Поэтому цена на нефть с высоким содержанием нефти оказывается на много ниже, чем на низкосернистую нефть. Зольная часть состава нефти- это остаток, получаемый при ее сжигании, состоящий из различных минеральных соединений.
1.Нефти содержат от долей процента до 5—6% серы. Она присутствует в них в виде свободной серы, сероводорода, а также сернистых соединений и смолистых веществ — меркаптанов, сульфидов, дисульфидов и др. По содержанию серы нефти делятся на малосернистые (содержание серы не более 0,5%), сернистые(0,5—2,0%), высокосернистые(более 2%),
2.Асфальтосмолистые вещества нефти — высокомолекулярные соединения, включающие кислород, серу и азот и состоящие из большого числа нейтральных соединений непостоянного состава. Содержание асфальтосмолистых веществ в нефти колеблется в пределах от 1 до 40 %. Наибольшее их количество отмечается в тяжелой темной нефти, богатой ароматическими УВ. Нефти по содержанию смол подразделяются на малосмолистые (содержание смол ниже 18%), смолистые (18—35%), высокосмолистые(свыше 35%).
3.Нефтяной парафин — это смесь твердых УВ двух групп — парафинов(С17Н36 – С35Н72) и церезинов(С36Н74 – С55Н122). Температура плавления первых 27 – 710С, вторых -65 – 880С. Нефти относят к малопарафинистымпри содержании парафина менее 1,5% по массе, к парафинистым — 1,5 — 6,0% по массе, к высокопарафинистым— более 6 %. В отдельных случаях содержание парафина превышает 25 %. При температуре его кристаллизации, близкой к пластовой, реальна возможность выпадения парафина в пласте в твердой фазе при разработке залежи.