Состав и свойства природных углеводородов

В 1808 г. Д. Дальтон впервые определил состав «болотного газа» – метана как соединения водорода и углеводорода с соотношением CH₂. В 1833 г. соотношение этих компонентов в составе нефти было уточнено: C_nH_2n+2.

Классы углеводородов: 1) алканы (парафины) – метановые углеводороды; 2) цикланы (циклопарафины) – нафтены, циклоалканы; 3) арены – ароматические углеводороды; а также их гибридные соединения. Среднее соотношение углеводородов различных классов в нефти, по Дж. Ханту: алканы – 25%, цикланы – 50%, арены – 17%, смолы, асфальтены – 8%.

Нефть, природный газ и растворенные в нем жидкие компоненты, которые при снижении давления и температуры выделяются из него (конденсат), представляют собой сложную смесь природных растворов. Все эти растворы гидрофобны – т.е. обособлены в недрах от напитывающей их H₂O. Природные углеводороды, прежде всего – нефть, - парадоксальные образования в составе земной коры: обладают плотностью меньшей чем у воды, причем, с глубиной плотность нефти снижается. В среднем она составляет 0,80-0,87 г/см³, варьируя в целом от 0,76 до 0,99 г/см³, в редких случаях достигая 1,04 г/см³ (Окснард, Калифорния). Нефти с плотностью менее 0,9 г/см³ считаются легкими.

Вязкость нефти составляет от 1,41 до 600 м*Па*с (величина обратная текучести). Плотность и вязкость нефти являются функциями пластовой температуры и количества растворенных в ней газов. Нефть сложное по составу вещество, поэтому температуры ее кипения варьируют от 70 до 250°С, ее молекулярная масса составляет, в среднем, 240-290. Сила поверхностного натяжения у нефти разного состава - 17-28 дин/см²; у воды этот показатель в 3-4 раза больше - 75 дин/см². Поэтому вода в нефтяных залежах стремится проникать в самые мелкие поры, капилляры, вытесняя оттуда нефть в более крупные поры, пустоты.

В 1 м³ нефти в пластовых условиях может быть растворено до 400 м³ попутного газа, в то же время ретроградная растворимость нефти в природном газе составляет до 400 г/м³. Одно из особых физических свойств природных углеводородов - их свечение – люминесценция в ультрафиолетовых лучах.

Главные компоненты в химическом составе нефти и природного газа - углерод и водород. В нефти 83-87% C и 12-14% H, а также некоторое количество гетерогенных элементов: 0,01-4% S, 1,7% N, 3,6% O; устанавливается и присутствие микроэлементов (до 50): V, Ni, Fe, Zn и др. В значительном количестве в составе нефти могут присутствовать тяжелые органические вещества: смолы и асфальтены. Молекулярная масса углеводородов (метан - 16) - 100-500, смол - 600-1000, асфальтенов - 1000-5000.

Дата добавления: 2013-12-12