Каков состав нефти какие физические свойства компонентов нефти

Из чего состоит нефть? Хим. состав нефти

Нефть состоит из углеводородов, которые с химической точки зрения представляют собой соединения атомов углерода и водорода. В общем виде нефть – формула, описываемая как CxHy.

К примеру, такой самый простой углеводород, как метан, состоит из одного атома углерода, связанного с  четырьмя атомами водорода. Другими словами,  формула метана – CH4. Он относится к так называемым легким углеводородам и всегда есть в составе любой нефти.

В зависимости от того, какова концентрация в этом веществе различных видов  углеводородных соединений, хим. и физические свойства нефти могут быть различны. Другими словами, компоненты нефти влияют на её свойства и внешний вид.  Она может быть как текучей и прозрачной, так и  черной и малоподвижной, причем настолько, что из-за высокой вязкости  не выливается даже из перевернутого из сосуда.

Хим. состав  обычной нефти представлен следующими хим. элементами:

• углеродом (около 84-х процентов);
• водородом на уровне 14-ти процентов;
• серой и её соединениями в количестве от одного до трех процентов (сульфиды, дисульфиды, сероводород и сама сера);
• азотом, доля которого – меньше процента;
• кислородом (также меньше  1-го %);
• различными металлами, общая концентрация которых также  меньше 1 % (железо, ванадий, никель, хром, медь, молибден, кобальт и так далее);
• различными солями, доля которых также менее процента (например, хлоридом кальция, хлоридом магния, хлоридом натрия и прочими).

Нефть и сопутствующий ей, как правило,  углеводородный газ могут залегать  на глубине от десятков метров до пяти-шести километров. Стоит сказать, что при глубине залегания более шести  километров находят только газ, а если глубина залегания продуктивного слоя менее одного километра, то встречается только нефть. В основном продуктивные пласты находятся глубже одного, но выше шести километров, и там бывают как нефтеносные, так и газоносные слои.

Породы, в которых залегает углеводородное сырье, называются  коллекторы.  Если описать коллектор простыми словами, то нефть как бы находится в плотной и твердой  губке, состоящей из нефтеносных слоев  различной пористости.

Что такое сырая нефть?

Сырая нефть – это природная смесь углеводородов, находящихся под землей. Она может варьироваться в диапазоне от высоковязкой жидкости до густого смолянистого вещества. Цвет сырой нефти также может варьироваться от светло-желтого до темно-коричневого или черного. Это вещество является одним из наиболее широко используемых источников топлива во всем мире, и нефть, а также производные нефти торгуются во всем мире на нефтяных рынках. Этот источник топлива должен быть переработан, прежде чем его можно будет использовать, и после его переработки образуются различные категории нефтепродуктов.

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. К таковым относят петролейные и бензиновые фракции с предельной температурой выкипания до 140 °С (при атмосферном давлении).
• Средние. Их получают путем перегонки при атмосферном давлении. К этим нефтям относят керосиновые, дизельные, лигроиновые фракции, выкипающие в диапазоне температур от 140 до 350 °С.
• Тяжелые. Подлежат только вакуумной перегонке. При температуре 350-500 °С получают вакуумный газойль, более 500 °С – гудрон.

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.

Типы классификаций нефти

Существует множество классификаций нефтей, применяющихся для оценки свойств нефти в зависимости от страны. Вот основные из них:

1. По происхождению
2. По содержанию серы
3. По плотности
4. По плотности API
5. По кинематической вязкости
6. По химическому составу
7. По элементному составу
8. По содержанию парафинов
9. По температуре застывания
10. По содержанию воды, солей и примесей и др.

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:

1. Геологоразведка. Происходит определение координат и границ месторождения, состав и количество нефти. Определяется рентабельность разработки найденного месторождения разными способами добычи – фонтанным, компрессорным или насосным.
2. Бурение. В каждом методе бурят скважину толщиной от 10 до 100 сантиметров разной глубины.
3. Разработка. Самый простой и дешевый способ – фонтанный. Доступен в отдельных месторождениях только на начальном этапе разработки, когда давление в скважине высокое. Компрессорный – подразумевает закачку в резервуар газа или воздуха, в результате чего увеличивается давление и нефть выходит. Преимуществом такого метода является простота в управлении и отсутствие деталей в установке подверженных быстрому износу. Недостаток – высокая стоимость оборудования. Насосный – самый распространенный. Подбирается насос необходимый для разработки в конкретном месте, даже в море. В России 855 добывают подобным способом.

Процесс нефтедобычи имеет множество нюансов. Для начала рассмотрим кратко, как добывают нефть, на примере пошагового алгоритма:

1. Разведка и поиск месторождения (например, с помощью научных геофизических методов по разведке земной поверхности колебаниями);
2. Бурение и оценка экономической перспективности;
3. Установка оборудования для добычи;
4. Добыча сырой нефтегазовой смеси из скважины, как правило, её находят в так называемых «ловушках», т.е. подземных резервуарах;
5. Отправка сырья по нефтепроводу в дожимную насосную станцию (ДНС);
6. Удаление путём сепарации газа, технической воды и иных тел;
7. Отправка очищенной нефти в цех подготовки и переработки (ЦППН);
8. Финальная очистка и отправка «товарной» нефти логистическими путями по необходимому адресу, например, в нефтеперерабатывающий завод (НПЗ).

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:

1. Фонтанный — из-за очень высокого пластового давления нефть сама выходит на поверхность;
2. С помощью штангового глубинного насоса — дополнительно к фонтанной арматуре установлен станок-качалка, который двигается за счёт электродвигателя;
3. С помощью электроцентробежного насоса — создаёт дополнительное давление за счёт электрического питания.

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:

• бензин;
• керосин;
• дизельное топливо;
• мазут;
• смазочные материалы.

Тем не менее, топливо — далеко не единственное применение нефти. Как уже упоминалось, продукты переработки нефти широко используются в производстве повсюду:

• полиэтилен (пакеты, трубы, плёнки и т.д.);
• полипропилен (детали для автомобилей, ковры, посуда, бытовая техника, медицинские инструменты и иное);
• полистирол (утеплитель для жилых помещений, упаковки, пластмассовые бочки и т.д.);
• поливинилхлорид (пластиковые окна, подвесные потолки и иное);
• синтетический каучук (резина, обувь, одежда и т.д.).

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:

1. Производство жидкого топлива – бензина, дизельного топлива, авиационного керосина, мазута.
2. Изготовление пластмассы, которая применяется для производства бытовой техники, проводов, канцелярских товаров, игрушек.
3. Создание лекарственных препаратов. Всем известные – салициловая кислота, аспирин, антибиотики, средства против аллергии и вирусов.
4. Текстильное производство. Является составным элементом синтетических тканей, таких как акрил, нейлон, лайкра, полиэстер из которых шьют обувь, сумки. Нижнее белье, одежду.
5. Косметология – лаки для ногтей, карандаши для глаз и бровей, ароматы.

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.

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.

• Используется людьми больше 6000 лет. Первоначально применяли в светильниках, как средство лечения скота, смазывали наконечники стрел и поджигали их для защиты территорий или при нападении врагов.
• Химический состав соответствует каменному углю и относится с ним к одному классу – каустобиолитов.
• В древности существовала теория, что нефть – моча китов, которая через океан проникает в залежи земли.
• Появление нефти спасло китов как животный вид. Китовый жир применяли для освещения из-за его горючих свойств и отсутствия дыма, смазки механизмов, изготовления свечей, лекарств и косметики. Несть оказалась более дешевым источником для всех этих целей и китов перестали истреблять.
• Пока машины не были популярны и не создали двигатель внутреннего сгорания бензин стоил очень дешево и его не знали куда девать. Активно использовали только керосин, для выведения пятен и лечения от вшей.
• Себестоимость 1 барреля нефти в Саудовской Аравии 2 доллара, а цена продажи более 100. Причем все компании по добычи у арабов государственные. В России с учетом расходов на переработку 21 доллар, а собственники заводов – частные лица.
• В 1900 году РФ добыла 631,1 баррель, что составило 51,6% от общего мирового объема.
• В губной помаде и подводке для глаз содержится пропиленгликоль и краситель каменноугольной смолы, а вазелин является прямым продуктом переработки.
• В результате переработки появился полиэстер, который обеспечивает несминаемость тканей для одежды.
• Состав жевательной резинки содержит природные латексы с нефтепродуктами, парафиновые и полиэтиленовые смолы. Спасибо нефть за свежее дыхание!
• Нефтяные ванны помогают в эффективной борьбе с артритом и болями в суставах. Процедура популярна в Азербайджане.
• Медицинский спирт производится из этилена, а также «нефтяной» спирт применяют для изготовления настоек.

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.

Нефть в нашей жизни

Как мы видим, нефть – неотъемлемая часть нашей повседневной жизни. С помощью нее мы получаем тепло, водим машины, запускаем самолеты и подводные лодки, почти все синтетические продукты в наше время имеют компоненты нефти в своем составе (возьмите, к примеру, пластик, все моющие средства, краски и даже некоторые лекарства).

Наша жизнь без нефти? Пока это кажется невозможным. Ежегодно, например, Германия тратит 18 миллионов тонн нефти на производство синтетических тканей.

Из нашей статьи вы узнали, какие продукты сделаны из нефти или имеют продукты нефтехимии в своем составе. Мы также постарались наглядно показать, что делают из нефти, какие этапы переработки проходит “черное золото”.

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.

Классификация нефти по сортам

Для упрощения экспорта нефти на внешний рынок ввели стандартные марки нефти – эталонные сорта.

Маркерные сорта нефти (эталонные сорта) — сорта нефти с определённым составом для установки цен других сортов сырой нефти. Основные сорта (марки):

1. WTI (West Texas Intermediate) – высококачественная сырая нефть
2. Сорт BRENT – смесь нескольких сортов нефти
3. Urals – российский экспортный сорт

Нефтяная корзина ОПЕК

Топ стран по добыче нефти

Крупнейшие нефтедобывающие страны по данным на осень 2019 года расположились следующим образом.