При различных условиях в залежи

ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ НЕФТИ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ

Углеводороды в зависимости от их состава, давления и температуры могут находиться в залежи в различных состояниях - газообразном, жидком или в виде газожидкостных смесей. Газ расположен в виде газовой шапки в повышенной части структуры. При этом часть жидких углеводородов нефти в виде паров содержится и в газовой фазе. Под высоким давлением в пласте плотность газа приближаете плотности легких углеводородных жидкостей. В таких условиях некоторое количество тяжелых углеводородов растворяется в сжатом газе, В результате нефть иногда оказывается в значительной степени растворенной в сжатом газе. Если количество газа в залежи по сравнению с объемом нефти незначительно, а давление достаточно высокие, то газ полностью растворяется в нефти и тогда газонефтяная смесь залегает в однофазном (жидком) состоянии.

Поэтому в зависимости от условий залегания и количественного соотношения нефти и газа нефтяные залежи подразделяются на:

1) газонефтяные (с большой газовой шапкой и нефтяной оторочкой);

4) нефтяные (с различным содержанием нефтяного газа).

СОСТАВ И КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЕЙ

Наиболее широко в нефти представлены углеводороды трех основных классов: метанового (или парафинового) ряда - алканы общего состава C_nH_2n+2, полиметиленовые или нафтеновые (циклоалканы) C_nH_2n и ароматические.

Большой интерес для промысловой практики представляют некоторые другие классы органических соединений, на присутствие которых указывает содержание в нефти кислорода, азота, серы и других элементов. Количество этих соединений (нафтеновые кислоты, асфальтены, смолы и др.) в составе природных нефтей незначительно. Но кислород и серосодержащие вещества существенно влияют на свойства поверхностей раздела в пласте, на распределение жидкостей и газов в поровом пространстве и, следовательно, на закономерности движения жидкостей и газов. Это обусловлено сравнительно высокой поверхностной активностью большинства кислород- и серосодержащих соединений нефти, так как в результате адсорбции на поверхности поровых каналов и других поверхностях раздела изменяются их свойства. С этими веществами также тесно связаны процессы, имеющие важное промысловое значение, - образование и разрушение нефтеводяных эмульсий, выделение из нефти и отложение парафина в эксплуатационных трубах и поровых каналах пласта.

Кислород присутствует в смолистых и кислых веществах нефти (нафтеновые и жирные кислоты, фенолы). Содержание нафтеновых и жирных кислот изменяется от сотых долей процента до 2%. Со щелочами они образуют соли, хорошо растворимые в воде и являющиеся поверхностно-активными веществами. Поэтому некоторые нефти (содержащие повышенные количества нафтеновых и жирных кислот) на границе с щелочной пластовой водой обладают очень низкими значениями поверхностного натяжения (десятые доли Н/м). Содержание серы в нефтях бывшего СССР достигает 6%. Она присутствует и в свободном состоянии, и в виде сероводорода, но чаще входит в состав сернистых соединений и смолистых веществ (меркаптаны, сульфиды, дисульфиды и др.).

Меркаптаны (R-SH) по строению аналогичны спиртам, этилмеркаптан и высшие гомологи при нормальных условиях - жидкости, метилмеркаптан СН газообразное вещество с температурой кипения 7,6^оС. Со щелочами и окислами тяжелых металлов они образуют меркаптиды. Эти вещества вызывают сильную коррозию металла.

Содержание асфальто-смолистых веществ достигает 40%. Они представляют собой высокомолекулярные органические соединения, в состав которых входят углерод, водород, кислород, сера и азот.

Большая часть асфальто-смолистых веществ нефти представлена нейтральными смолами, которые в чистом виде - жидкие или полужидкие вещества от темно желтого до коричневого цвета плотностью 1000-1070 кг/м³. Темная окраска нефтиобусловлена в основном присутствием в ней нейтральных смол, которые хорошо адсорбируются на силикагеле, отбеливающих глинах и на других адсорбентах.

К особенностям нейтральных смол относится их способность превращаттся в асфальтены. Этот процесс может протекать самопроизвольно на свету, а наиболее интенсивно - при нагревании с одновременным продуванием воздуха.

Асфальтены по химическим свойствам близки к смолам и являются нейтральными веществами. Они представляют собой кислородные полициклические соединения, содержащие, кроме углерода и водорода, также серу и азот. Асфальтены при растворении (например, в бензоле) в отличие от нейтральных смол набухают с увеличением объема и дают коллоидные растворы. Из этого следует, что в нефтях асфальтены находятся, по-видимому, в виде коллоидных систем.

В зависимости от содержания легких, тяжелых и твердых углеводородов, a также различных примесей нефти делятся на классы и подклассы.

По количеству серы нефти подразделяются на три класса: малосернистые (не более 0,5% серы), сернистые (более 0,5-2,0% серы) и высокосернистые (более 2% серы).

По содержанию смол нефти подразделяются на подклассы: малосмолистые (менее 18% смол), смолистые (от 18 до 35% смол) и высокосмолистые (более 35% смол).

Нефти относят к малопарафиновым при содержании парафина менее 1,5 мас.%, парафинистым - при 1,5-6,0 мас.% и к высокопарафиновым - при более 6 мас.% парафина.

Парафин в скважинах и промысловых нефтесборных трубопроводах отлагается при содержании его в нефти в пределах 1,5-2,0 мас.%. Причины выпадения парафина из нефти в скважинах: понижение температуры при подъеме нефти на noверхность, выделение из нефти газовой фазы, уменьшение растворяющей способности нефти и др.

Очищенный парафин представляет собой бесцветную кристаллическую массу, нерастворимую в воде. Хорошо растворяется парафин в эфире, хлороформе, бензоле, минеральных маслах. Плотность чистого парафина колеблется от 907 до 915 кг/м³ при 15^оС. Температура его плавления ввиду неоднородности химического состава находится в пределах 40-60°С. Природа нефтяного парафина сложна, и данные о строении и свойствах углеводородов, входящих в его состав, еще далеко не полны. Установлено, что нефтяной парафин - это смесь двух групп твердых углеводородов, резко различающихся по свойствам - парафинов и церезинов.

Парафины - углеводороды состава С₁₇ – С₃₅. имеющие температуру плавления 27-71°С. Нефтяные церезины имеют более высокую относительную молекулярную массу (состав их С₃₆-С₅₅), а температура их плавления -65—88°С. При одинаковой температуре плавления церезины по сравнению с парафинами имеют более высокую плотность и вязкость. Отличаются они также и по строению кристаллов. Парафины образуют переплетающиеся пластинки и пластинчатые ленты. Размеры кристаллов легкоплавкого парафина больше, чем тугоплавкого. Церезины кристаллизуются в виде мелких игл, плохо соединяющихся между собой, и поэтому они не образуют прочных застывающих систем, как парафины. Церезин и парафин обладают различными химическими свойствами.

Дата добавления: 2014-11-08