Физико-химические свойства нефти, газа и воды

1.

Физико-химические свойства
нефти, газа и воды
«Физико-химические свойства нефти,
газа и воды»

2.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства нефти
Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов с содержанием
небольшого количества других химических веществ, таких как соединения
серы, азота и кислорода.
Нефть характеризуется
Химическим
составом
Групповой
углеводородный состав
нефтепродуктов и
примесей в них
(сернистые, азотистые,
кислородсодержащие
соединения).
Физическими
свойствами
Свойства нефти
учитывающие
физические ее
характеристики, такие
как фракционный
состав, плотность,
температуры вспышки,
застывания и др.
Фракционным
составом
Характеристика нефти с
точки зрения пределов
выкипания различных
ее фракций и
содержания этих
фракций в нефти.

3.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства нефти
Элементный (химический) состав
Характеризуется обязательным наличием пяти химических элементов углерода, водорода, кислорода, серы и азота; при резком
количественном преобладании первых двух - свыше 90% (углерод 83,587 % и водород 11,5-14 %), максимальное содержание остальных трех
элементов может в сумме достигать 5-8%.
Химический состав нефти
Азот: 0,01-1%
Водород: 11,5- Сера: 0,1-2%
14%
Кислород: 0,0011%
Углерод
Водород
Сера
Азот
Кислород
Углерод: 83,587%

4.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства нефти
Фракционный состав
Фракциями называются соединения, испаряющиеся в заданном промежутке
температуры.
Пределы выкипания, С
Фракция
светлые дистилляты
140 (начало кипения)
140-180
бензиновая фракция
лигроиновая фракция (тяжелая нафта)
140-220 (180-240)
180-350 (220-350, 240-350)
керосиновая фракция
дизельная фракция (легкий или атмосферный
газойль, соляровый дистиллят)
тёмные дистилляты (мазут и получаемые из него фракции)
Топливо
Масла
350-500
вакуумный газойль (дистиллят)
выше 500
вакуумный остаток (гудрон)
300-400 (350-420)
легкая масленая фракция (трансформаторный
дистиллят)
400-450 (420-490)
средняя масленая фракция (машинный
дистиллят)
450-490
тяжелая масленая фракция (цилиндровый
дистиллят)

5.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства нефти
Физические свойства
В СТАНДАРТНЫХ УСЛОВИЯХ
плотность, молекулярная масса, вязкость, температура застывания и
кипения
В ПЛАСТОВЫХ УСЛОВИЯХ
газосодержание, давление насыщения растворенным газом, объемный
коэффициент, вязкость, коэффициент сжимаемости, коэффициент теплового
расширения, плотность.
Физические свойства нефтей в пластовых условиях значительно
отличаются от свойств дегазированных нефтей. Отличия обусловлены
влиянием высоких пластовых давлений, температур и содержанием
растворенного газа.

6.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства нефти
Физические свойства
Под плотностью пластовой нефти понимается масса нефти,
извлеченной из недр с сохранением пластовых условий, в единице объема.
Она обычно в 1,2-1,8 раза меньше плотности дегазированной нефти, что
объясняется увеличением ее объема в пластовых условиях за счет
растворенного газа. Известны нефти, плотность которых в пласте
составляет всего 0,3-0,4 г/см3. Ее значения в поверхностных условиях
могут достигать 1,0 г/см3
m/v
По плотности пластовые нефти делятся на:
•легкие с плотностью менее 0.850 г/см3;
•тяжелые с плотностью более 0,850 г/см3.
Легкие нефти характеризуются высоким газосодержанием, тяжелые низким.

7.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства нефти
Физические свойства
Вязкость пластовой нефти н, определяющая степень ее
подвижности в пластовых условиях, также существенно меньше вязкости ее в
поверхностных условиях. Это обусловлено повышенными газосодержанием
и пластовой температурой.
Давление оказывает небольшое влияние на изменение вязкости нефти в
области выше давления насыщения. В пластовых условиях вязкость нефти
может быть в десятки раз меньше вязкости дегазированной нефти.
Вязкость зависит также от плотности нефти: легкие нефти менее вязкие,
чем тяжелые. Вязкость нефти измеряется в мПа с
По вязкости нефти делятся на:
незначительной вязкостью - н < 1 мПа с;
маловязкие 1< н 5 мПа с;
с повышенной вязкостью - 5< н 25 мПа с;
высоковязкие н > 25 мПа с.

8.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства нефти
Физические свойства
Газосодержание (газонасыщенность) пластовой нефти - это объем
газа растворенного в 1м3 объема пластовой нефти: G=Vг/Vпл.н. (м3/м3 )
Газосодержание пластовых нефтей может достигать 300-500 м3/м3 и
более, обычное его значение для большинства нефтей 30-100 м3/м3. Вместе с
тем известно большое число нефтей с газосодержанием не выше 8-10 м3/м3.
Давлением насыщения пластовой нефти называется давление, при
котором газ начинает выделяться из нее. Давление насыщения зависит от
соотношения объемов нефти и газа в залежи, от их состава, от пластовой
температуры.

9.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства нефти
Физические свойства
Коэффициент сжимаемости (или объемной упругости) характеризует
относительное приращение объема нефти при изменении давления на
единицу.
Объемный коэффициент пластовой нефти показывает, какой объем
занимает в пластовых условиях 1м3 дегазированной нефти.
Усадка нефти - уменьшение объема пластовой нефти при извлечении ее
на поверхность.
Коэффициент теплового расширения показывает, на какую часть
первоначального объема изменяется объем нефти при изменении
температуры на 1 °С.
Оптические свойства нефти зависят от содержания в ней окрашенных
веществ (смол, асфальтенов).

10.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства нефти
Физические свойства
Нефть может содержать:
Воду
Нефть
добывается из
скважин не в
чистом виде, а
виде смеси с
пластовой
водой и
попутным
газом.
Парафин
Механические
примеси
Серу
Механические
примеси нефти
состоят из
взвешенных в
ней частиц
твердых пород.
Сера и ее
соединения
являются
постоянными
составляющими
частями сырой
нефти.
При добыче
парафинсодерж
ащей нефти, на
стенках труб, а
также на
деталях
оборудования
часто
откладывается
парафин.

11.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства газа
ГОРЮЧИЙ
ГАЗ ( ГАЗ)
• Природные углеводородные газы
представляют собой смесь предельных
углеводородов (УВ).
Состояние:
В пластовых
(природных)
условиях
В нормальных
(стандартных)
условиях
Находится в газообразной
фазе (состоянии) в виде
отдельных скоплений
либо в растворенном в
нефти или воде
состоянии.
Находится только в
газообразном состоянии.

12.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства газа
Газ характеризуется
Химическим
составом
Основным компонентом является
метан СН4.
Наряду с метаном в состав природных
газов входят более тяжелые УВ,
а также не углеводородные
компоненты:
азот N,
углекислый газ СО2,
сероводород H2S,
гелий Не,
аргон Аr.
Физическими
свойствами
Плотность
Объёмный
коэффициент
Вязкость
Растворимость
Влагосодержание
И др.

13.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства газа
Физические свойства
Плотность газа (ρг) – масса 1м3 газа при температуре 00С и давлении
0,1МПа. (кг/м3).
На практике пользуются относительной плотностью газа (по
отношению к воздуху), под которой понимают отношение массы единицы
объема газа к массе единицы объема воздуха при одинаковых температуре и
давлении.
Плотность нефтяных газов колеблется от 0,554 для метана до 3,459 для
гептана и выше.
Объёмный коэффициент газа используется при пересчёте объёма
газа в нормальных условиях на пластовые условия и наоборот (например,
при подсчёте запасов).

14.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства газа
Физические свойства
Вязкость или внутреннее трение - сопротивление перемещению
частиц под влиянием приложенной силы. Вязкость газов очень мала и не
превышает 1*10-5Па, с повышением давления она увеличивается.
Различают вязкость динамическую и кинематическую.
При высоком давлении газ способен растворяться в нефти.
Давление, при котором из жидкости начинает выделяться газ,
называется давлением насыщения.
Газовый фактор – количество газа, добываемого на 1 тонну нефти
(м3/т).

15.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства газа
Физические свойства
Влагосодержание природных газов связано с тем, что природные
газы и газоконденсатные смеси контактируют с пластовыми водами
различных форм и вследствие чего содержат определенное количество паров
воды.
Концентрация водяных паров в газе зависит от его состава, давления,
температуры.
Соединения:
Конденсат
Конденсатом называют жидкую
углеводородную фазу,
выделяющуюся из газа при
снижении давления.
Гидраты
Гидраты представляют собой
твёрдые соединения газа с водой
(похожи на тёмный снег).

16.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства пластовой воды
Пластовая
вода
ВОДА – неизменный
спутник
нефти и газа.
В месторождении вода залегает в тех же
пластах, что и нефтяная или газовая залежь,
а также в собственно водоносных пластах
(горизонтах).
Виды пластовых вод:
подошвенные (вода, заполняющая поры
коллектора под залежью);
краевые (вода, заполняющая поры вокруг
залежи);
промежуточные (между пропластками);
остаточные (оставшаяся со времён образования
залежи вода).

17.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства пластовой воды
Пластовая вода
характеризуется
Химическим
составом
Состав пластовых вод
разнообразен и зависит от
природы эксплуатируемого
нефтяного пласта, физикохимических свойств нефти и
газа. В пластовых водах всегда
растворено некоторое количество
солей.
Физическими
свойствами
Плотность
Вязкость
Минерализация
Газосодержание
Растворимость в нефти
Поверхностное
натяжение

18.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства пластовой воды
Физические свойства
Плотность пластовых вод сильно зависит от минерализации, т.е.
содержания растворённых солей. В среднем плотность пластовой воды
составляет 1010-1210 кг/м3.
Вязкость воды в пластовых условиях зависит, в основном, от температуры и
минерализации. От давления вязкость зависит слабо.
Минерализация воды – содержание растворённых солей в г/л.
Степень минерализации вод часто выражается их соленостью, т.е.
содержанием растворенных в воде солей, отнесенных к 100 г раствора.

19.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Свойства пластовой воды
Физические свойства
Газосодержание пластовой воды – объем газа, растворенного в 1м3
объема пластовой воды.
Растворимость газов в воде значительно ниже их растворимости в нефти.
Растворимость воды в нефти. Вода, находясь в контакте с нефтью,
частично в ней растворяется. Чем легче нефть, тем меньше в ней растворено
воды. Чёткой границы вода-нефть не существует.
Поверхностное натяжение пластовой воды, т.е. свойство ее
противодействовать нормальным силам, приложенным к ее поверхности и
стремящимся изменить ее форму, в значительной степени зависит от
химического состава

20.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Какую опасность
представляют нефть и
газ?
Опасные и вредные свойства нефти и входящих в ее состав
легких и тяжелых углеводородных фракций:
взрыво- и пожароопасность нефтегазовой среды;
токсичность нефтегазовой среды;
химическая агрессивность отдельных фракций и компонентов
нефтегазовой среды;
способность нефтегазовой среды проникать в закрытые полости и
пространства, здания и сооружения, скапливаться в различных углублениях и
распространяться на большие расстояния и площади по воздуху, земле и
водной поверхности.
ВНИМАНИЕ: Нефть и нефтепродукты относятся к горючим
(сгораемым) веществам и способны возгораться от источника
зажигания и продолжать самостоятельно гореть после удаления огня!

21.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Какую опасность представляют нефть и газ?
Опасные свойства природного газа:
Опасным свойством природных газов является их токсичность, зависящая
от состава газов.
Способность газов при соединении с воздухом образовывать
взрывоопасные смеси, воспламеняющиеся от электрической искры,
пламени и других источников огня.
ВНИМАНИЕ:
Самым
опасным
компонентом
природного газа является сероводород!
Токсичность
...Сероводород может проникать через кожные поверхности и оказывать
токсичное воздействие... Попадание в легкие может вызвать химическую
пневмонию... Может содержать бензол, вызывающий у живых организмов
нарушение крови: анемию и лейкемию... Признаками и симптомами нарушения
центральной нервной системы при длительном вдыхании паров сырой нефти
могут вызывать головную боль, бессонницу, тошноту, нарушение координации,
конвульсии, потерю сознания и смерть…

22.

Физико-химические свойства нефти, газа и
воды
Какую опасность представляют нефть и газ?
Опасные свойства природного газа:
Взрываемость
Природные газы могут взрываться лишь при определенных пределах
концентрации газа в газовоздушной смеси: от некоторого минимума (низший
предел взрываемости) до некоторого максимума (высший предел
взрываемости).
При взрыве реакция в замкнутом пространстве (без доступа воздуха к очагу
воспламенения взрывоопасной газовоздушной смеси) происходит очень
быстро.
ВНИМАНИЕ: Скорость распространения детонационной волны
горения при взрыве (900—3000 м/с) в несколько раз превышает
скорость звука в воздухе при комнатной температуре!
Сила взрыва максимальна, когда содержание воздуха в смеси приближается к
количеству, теоретически необходимому для полного сгорания.