Нефть, так же как уголь и природный газ, имеет органическое происхождение и образуется в процессе трансформации органики, миллионы лет назад осевшей в осадочных бассейнах.
Основная характеристика нефти - это теплоотдача, позволяющая использовать ее в качестве источника энергии. Кроме того, нефть является первоосновой мощной отрасли промышленности - нефтехимии.
Нефть представляет собой солнечную энергию, дошедшую до нас спустя миллионы лет: органическая материя, превратившаяся позже в нефть, образовалась из останков живых существ, использовавших солнце для фотосинтеза, или из питавшихся ими организмов.
Из нефти получают более 2000 различных продуктов. Основной продукт переработки нефти - бензин для автомобилей.
Рыночная мера объема нефти -баррель. В одном барреле содержится 158,984 литра.
Чтобы представить себе, как появилась нефть, нужно перенестись на миллионы лет назад и взглянуть на неглубокое море, богатое живыми организмами, водорослями и планктоном.
МЕДЛЕННОЕ ВЫЗРЕВАНИЕ
Останки населявших море живых организмов оседали в илистых донных отложениях. Век за веком формировались новые пласты захоронений. Далее начинался процесс бактериального брожения при отсутствии кислорода, в результате чего получался кероген. Постепенное погружение, сопряженное с увеличением давления и температуры, превращало кероген в нефть и природный газ.
В НЕДРАХ ЗЕМЛИ
Образовавшаяся в материнских породах нефть перемещается из зон с высоким давлением в области с пониженным давлением. Путями миграции являются пористые и трещиноватые породы, а также разломы. Попав в ловушку-коллектор, изолированную непроницаемой породой, нефть образует залежь.
Латинское слово «petroleum» в переводе означает «каменное масло».
Углеводороды обязаны своим названием химическому составу - смеси углеродов и водорода.
Газообразные углеводороды образуют природный газ, а жидкие - нефть и ее производные: бензин,битум, гудрон.
Разведка нефти начинается с определения потенциально нефтегазоносных провинций и бассейнов. Для этой цели осуществляется спутниковая аэромагнитная съёмка, проводятся полевые исследования.
На дне морском...
В целом, подводное бурение на шельфе осуществляется так же, как и на суше. Разница состоит в том, что на море бурение проводится с огромных платформ, заякоренных на шельфе, либо, если речь идет о незначительных глубинах, с больших барж, удерживаемых на одном месте. В обоих случаях речь идет о полностью оборудованных комплексах, снабженных всем необходимым для добычи.
На фотографии запечатлена нефтедобывающая платформа, расположенная в Мексиканском заливе.
Самым ответственным этапом в поиске нефти является сейсморазведка. Именно этот метод позволяет с наибольшей уверенностью утверждать о наличии или отсутствии нефтяных ловушек в недрах. Сейсморазведка осуществляется посредством размещения на глубине зарядов взрывчатки, с тем чтобы вызвать незначительные искусственные колебания земли.
ЭКГ НЕДР
Сейсмические волны, отражающиеся от слоев горных пород, улавливаются сейсмоприемниками. Они фиксируют колебания земной коры, которые вызваны искусственными взрывами. Анализ полученной сейсмозаписи дает возможность определить места установки бурового оборудования.
БУРЕНИЕ: ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ
Единственный способ точно установить наличие или отсутствие нефти на исследуемом участке это пробурить скважину при помощи буровой установки. Пробуренная скважина крепится трубами, чтобы придать ей дополнительную прочность и облегчить добычу нефти.
Добытая из скважины нефть-сырец представляет собой теплую жидкость очень темного цвета, с желтоватым, буроватым или зеленоватым оттенком и резким запахом. Она легче воды, состоит из жидких и, в меньшей части, твердых и газообразных углеводородов. Последние влияют на качество нефти: чем она легче, тем выше ее теплоотдача.
МНОГОЦЕЛЕВОЙ РЕСУРС
Основное применение нефти - это получение энергии из продуктов её перегонки: бензина, солярки, керосина, бутана и др. Кроме того, нефть используется для изготовления пластиков, синтетических смол, каучука, растворителей, смазочных материалов, моющих средств, искусственных волокон и т. д.
ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ
В промышленности используются продукты перегонки нефти. Процесс заключается в разогреве нефти до 360°С. Затем в ректификационной колонне она разделяется на фракции: бензин, керосин, мазут, солярку, гудрон. 
Нефть считается невозобновляемым энергетическим ресурсом, поскольку темпы ее восстановления ниже уровня ее потребления. Несмотря на это, зависимость современного общества от нефти продолжает расти.
Уголь также является невозобновляемым ресурсом. На протяжении многих веков именно он использовался человечеством в качестве основного источника энергии. Несмотря на то что за последние 50 лет нефть и природный газ практически полностью вытеснили его, многие эксперты полагают, что уголь вновь будет востребован, когда запасы его основных конкурентов истощатся.
Нефть - основной источник энергии современного общества. Представим, что случится, если запасы нефти вдруг иссякнут: большая часть транспортных средств (самолеты, корабли, машины, значительная часть железнодорожного транспорта) и все ТЭС мгновенно прекратят свою работу.
Исчезновение нефти сильно ударило бы по экономике стран, живущих за счет ее экспорта.
МОЛОДОЙ РЕСУРС
Нефть не считалась значимым ресурсом вплоть до появления в начале XX века первых автомобилей. До той поры она представляла лишь общий интерес, да и то больше с медицинской точки зрения. В 1859 году полковник Эдвин Л. Дрейк смог добыть нефть с глубины 22 метра и тем самым спас жизнь многим китам, которые в противном случае пали бы жертвой охотников за китовым жиром, использовавшимся в качестве горючего для ламп и основы для мыла и различных косметических средств.
Полвека спустя потребность в бензине привела к резкому росту добычи нефти. И произошло это столь стремительно, что за период с 1957 по 1966 год человечество добыло и переработало больше
нефти, чем за предыдущие сто лет.
Страны-производители нефти
Самой крупной ассоциацией нефтепроизводителей является Организация стран-экспортеров нефти (ОПЕК), в которую входят Саудовская Аравия, Иран, Венесуэла, Арабские Эмираты, Нигерия, Кувейт, Ливия, Индонезия, Алжир, Ирак и Катар. Другие страны-производители считаются независимыми. Основными независимыми производителями являются Великобритания, Норвегия, Мексика, Россия и США.
США, кроме того, является крупнейшим мировым потребителем нефти.
Купить журнал Минералы можно здесь.
Нефть - это полезное ископаемое, которое имеет большое значение в хозяйственной деятельности человека. Основное ее предназначение - производство горюче-смазочных материалов, однако на основе нефти и ее компонентов изготавливают огромное количество разных предметов. За свой темный цвет и большую значимость в мировой экономике нефть была прозвана «черным золотом».
Общая характеристика
Нефть - это полезное ископаемое, которое представляет собой маслянистую жидкость. Чаще всего это горючее вещество имеет темный, почти черный цвет, но в природе встречаются и другие оттенки: коричневый, желтый, зеленый, вишневый, и даже прозрачный. Такое разнообразие окраски нефти является в пределах нормы, и зависит от региона добычи ископаемого.
По своему химическому составу нефть представляет собой сложную смесь углеводородов. Но, помимо этих веществ, в состав входит множество других соединений в небольших концентрациях: азот, сера, металлы, минеральные соли, вода. В зависимости от состава примесей запах нефти также может быть самым разным, от ненавязчивого до очень тяжелого, токсического.
Рис. 1. Нефть.
Залежи нефти располагаются глубоко под землей. Иногда месторождения находятся на глубине несколько десятков метров, но, порой, эта цифра может достигать 5-6 км. Чаще всего наибольшее количество залежей нефти находится на глубине 2-3км.
Самый главный показатель качества нефти - ее плотность. От данного свойства нефти зависит ее стоимость: чем легче это ископаемое, тем выше оно ценится. Нефть остается самым главным топливным природным сырьем во всем мире, и его доля в энергобалансе составляет почти 50%.
Добыча и применение нефти
Добыча нефти из недр земли - сложный технологический процесс, состоящий из множества этапов.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Выделяют 3 способа добычи горючего ископаемого:
- Первичный . Нефть способна фонтанировать из-под земли под естественным давлением. Для этого используют станки-качалки и насосы. Так добывают 15% нефти во всем мире.
- Вторичный . Когда естественного давления становится недостаточно, в пласт закачивают воздух, углекислый газ или воду. В этом случае эффективность добычи нефти увеличивается в несколько раз.
- Третичный . Используют в случае, когда вторичный метод становится неэффективным. В пласт закачивают водяной пар или же нагревают нефть до разжиженного состояния, чтобы было легче ее выкачать.
Рис. 2. Добыча нефти.
Добытую нефть очищают от воды, газов, примесей, после чего транспортируют на нефтеперерабатывающие заводы, где в результате сложных процессов получают необходимую продукцию.
Наши предки начали использовать нефть еще в глубокой древности. Так, при строительстве стен Вавилона были использованы битум и асфальт. Древнегреческий историк Геродот в своих трудах подробно описал популярный способ добычи нефти. Широко использовалась нефть и в строительных работах на территории Древней Индии.
В настоящее время спектр применения нефтепродуктов невероятно широк. Их используют практически во всех видах промышленности, в автомобилестроении, ракетостроении, строительстве, медицине, сельском хозяйстве.
Нефть - полезное ископаемое, представляющее из себя маслянистую жидкость. Это горючее вещество, часто черного цвета, хотя цвета нефти в разных районах различаются. Она может быть и коричневой, и вишневой, зеленой, желтой, и даже прозрачной. С химической точки зрения нефть - это сложная смесь углеводородов с примесью различных соединений, например, серы, азота и других. Ее запах также может быть различным, так как зависит от присутствия в ее составе ароматических углеводородов, сернистых соединений.
Углеводороды, из которых состоит нефть, - это химические соединения состоящие из атомов углерода (C) и водорода (H). В общем виде формула углеводорода - CxHy. Простейший углеводород, метан, имеет один атом углерода и четыре атома водорода, его формула - CH4 (схематично он изображен справа). Метан - легкий углеводород, всегда присутствует в нефти.
В зависимости от количественного соотношения различных углеводородов, составляющих нефть, ее свойства также различаются. Нефть бывает прозрачной и текучей как вода. А бывает черной и настолько вязкой и малоподвижной, что не вытекает из сосуда, даже если его перевернуть.
С химической точки зрения обычная (традиционная) нефть состоит из следующих элементов:
Углерод – 84%
Водород – 14%
Сера – 1-3% (в виде сульфидов, дисульфидов, сероводорода и серы как таковой)
Азот – менее 1%
Кислород – менее 1%
Металлы – менее 1% (железо, никель, ванадий, медь, хром, кобальт, молибден и др.)
Соли – менее 1% (хлорид кальция, хлорид магния, хлорид натрия и др.)
Нефть (и сопутствующий ей углеводородный газ) залегает на глубинах от нескольких десятков метров до 5-6 километров. При этом на глубинах 6 км и ниже встречается только газ, а на глубинах 1 км и выше - только нефть. Большинство продуктивных пластов находятся на глубине между 1 и 6 км, где нефть и газ встречаются в различных сочетаниях.
Залегает нефть в горных породах называемых коллекторами. Пласт-коллектор - это горная порода способная вмещать в себе флюиды, т.е. подвижные вещества (это могут быть нефть, газ, вода). Упрощенно коллектор можно представить как очень твердую и плотную губку, в порах которой и содержится нефть.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ
Образование нефти – процесс весьма и весьма длительный. Он проходит в несколько стадий и занимает по некоторым оценкам 50-350 млн. лет.
Наиболее доказанной и общепризнанной на сегодняшний день является теория органического происхождения нефти или, как ее еще называют, биогенная теория. Согласно этой теории нефть образовалась из останков микроорганизмов, живших миллионы лет назад в обширных водных бассейнах (преимущественно на мелководье). Отмирая, эти микроорганизмы образовывали на дне слои с высоким содержанием органического вещества. Слои, постепенно погружаясь все глубже и глубже (напомню, процесс занимает миллионы лет), испытывали воздействие усиливающегося давления верхних слоев и повышения температуры. В результате биохимических процессов, происходящих без доступа кислорода, органическое вещество преобразовывалось в углеводороды.
Часть образовавшихся углеводородов находилась в газообразном состоянии (самые легкие), часть в жидком (более тяжелые) и какая-то часть в твердом. Соответственно подвижная смесь углеводородов в газообразном и жидком состоянии под воздействием давления постепенно двигалась сквозь проницаемые горные породы в сторону меньшего давления (как правило, вверх). Движение продолжалось до тех пор, пока на их пути не встретилась толща непроницаемых пластов и дальнейшее движение оказалось невозможным. Это так называемая ловушка, образуемая пластом-коллектором и покрывающим ее непроницаемым пластом-покрышкой (рисунок справа). В этой ловушке смесь углеводородов постепенно скапливалась, образовывая то, что мы называем месторождением нефти. Как видите, месторождение на самом деле не является местом рождения. Это скорее местоскопление. Но, как бы там ни было, практика названий уже сложилась.
Поскольку плотность нефти, как правило, значительно меньше плотности воды, которая в ней всегда присутствует (свидетельство ее морского происхождения), нефть неизменно перемещается вверх и скапливается выше воды. Если присутствует газ, он будет на самом верху, выше нефти.
В некоторых районах нефть и углеводородный газ, не встретив на своем пути ловушку, выходили на поверхность земли. Здесь они подвергались воздействию различных поверхностных факторов, в результате чего рассеивались и разрушались.
Происхождение нефти
Свойства нефти
Средняя молекулярная масса
Плотность
лёгко й, 0,831-0,860 - средней , выше 0,860 - тяжёлой .
(обычно > фракционным составом
Температура кристаллизации парафина лёгких фракций
Вязкость фракционным составом нефти и её температурой
Удельная теплоёмкость 1,7-2,1 кДж/(кг∙К).
43,7-46,2 МДж/кг.
2,0-2,5
от до .
Температура вспышки
Химический состав
Общий состав
Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть - жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80-90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4-5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (>
Углеводородный состав
парафиновые нафтеновые (10-20, реже 35 %) и смешанного
Геология нефти
Заключающие нефть породы обладают сравнительно высокой пористостью и достаточной для её извлечения проницаемостью. Породы, допускающие свободное перемещение и накопление в них жидкостей и газов, называются коллекторами. Пористость коллекторов зависит от степени отсортированности зёрен, их формы и укладки, а также и от наличия цемента. Проницаемость определяется размером пор и их сообщаемостью. Главнейшими коллекторами нефти являются пески, песчаники, конгломераты, доломиты, известняки и другие хорошо проницаемые горные породы, заключённые среди таких слабопроницаемых пород, как глины или гипсы. При благоприятных условиях коллекторы могут быть трещиноватые метаморфические и изверженные породы, находящиеся в соседстве с осадочными нефтеносными породами.
Различного типа залежи нефти в гидравлически незамкнутых (1-3) и замкнутых (4-6) ловушках: 1 - пластовые сводовые нефтяные и газонефтяные залежи; 2 - массивная сводовая газонефтяная залежь; 3 - нефтяная залежь в выступе палеорельефа, первичного (напр., рифа) или вторичного (эрозионного); 4 - нефтяная залежь, экранированная стратиграфическим несогласием; 5 - нефтяная залежь в ловушке первичного (фациального, литологического) выклинивания коллектора; 6 - тектонически экранированная залежь нефти; а - нефть; б - газ; в - вода.
Часто нефтяная залежь занимает лишь часть коллектора и поэтому в зависимости от характера пористости и степени цементации породы (гетерогенности залежи) обнаруживается различная степень насыщенности нефтью отдельных её участков в пределах самой залежи.
Обычно нефть в залежи сопровождается водой, которая ограничивает залежь вниз по падению слоёв либо по всей её подошве. Кроме того, в каждой залежи нефти вместе с ней находится т. н. плёночная, или остаточная вода, обволакивающая частицы пород (песков) и стенки пор. В случае выклинивания пород коллектора или обрезания его сбросами, надвигами и т п. дизъюнктивными нарушениями залежь может либо целиком, либо частично ограничиваться слабопроницаемыми породами. В верхних частях нефтяной залежи иногда сосредоточивается газ (т. н. «газовая шапка»).
При добыче нефти скважинами не удаётся целиком извлечь всю нефть из залежи, значительное количество её остаётся в недрах земной коры. Для более полного извлечения нефти применяются специальные приёмы, из которых большое значение имеет метод заводнения (законтурного, внутриконтурного, очагового) . Нефть в залежи находится под давлением вследствие чего вскрытие залежи, особенно первыми скважинами, сопровождается риском газонефтепроявлений (очень редко фонтанными выбросами нефти).
Предложено несколько классификаций месторождений и залежей нефти как в России, так и за рубежом. Нефтяные месторождения различаются друг от друга по типу структурных форм и условиям их образования. Залежи нефти и газа различаются друг от друга по формам ловушек-коллекторов и по условиям образования в них скоплений нефти.
Сорта нефти
Введение сортности необходимо в связи с разностью состава нефти (содержания серы, различного содержания групп алканов, наличия примесей) в зависимости от месторождения. Стандартом для цен служит нефть сортов WTI и Light Sweet (для западного полушария и вообще ориентиром для других сортов нефти), а также Brent (для рынков Европы и стран ОПЕК).
Чтобы упростить экспорт были придуманы некие стандартные сорта нефти, связанные либо с основным месторождением, либо с группой месторождений. Для России это тяжёлая Urals и лёгкая нефть Siberian Light. В Великобритании - Brent, в Норвегии - Statfjord, в Ираке - Kirkuk, в США - Light Sweet и WTI. Часто бывает, что страна производит два сорта нефти - лёгкую и тяжёлую. Например в Иране это Iran Light и Iran Heavy.
Очистка нефти
Первый завод по очистке нефти был построен в России в 1745 году, в период правления Елизаветы Петровны, на Ухтинском нефтяном промысле. В Санкт-Петербурге и в Москве тогда пользовались свечами, а в малых городах - лучинами. Но уже тогда во многих церквях горели неугасаемые лампады. В них наливалось горное масло, которое было ничем иным, как смесью очищенной нефти с растительным маслом.
В конце XVIII столетия была изобретена керосиновая лампа. С появлением ламп возрос спрос на керосин. Очистка нефти - удаление из нефтепродуктов нежелательных компонентов, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойства топлив и масел. Химическая очистка производится путём воздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов. Наиболее простым способом является очистка 92-96 % серной кислотой или олеумом, применяемая для удаления непредельных и ароматических углеводородов. Физико-химическая очистка производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта. Неполярные растворители (пропан и бутан) используются для удаления из остатков переработки нефти (гудронов) ароматических углеводородов (процесс деасфальтации). Полярные растворители (фенол и др.) применяются для удаления полициклических ароматических углеродов с короткими боковыми цепями, сернистых и азотистых соединений из масляных дистиллятов. При адсорбционной очистке из нефтепродуктов удаляются непредельные углеводороды, смолы, кислоты и др. Адсорбционную очистку осуществляют при контактировании нагретого воздуха с адсорбентами или фильтрацией продукта через зерна адсорбента. Каталитическая очистка - гидрогенизация в мягких условиях, применяемая для удаления сернистых и азотистых соединений.
Применение нефти.
Непосредственно сырая нефть практически не применяется (сырая нефть наряду с нерозином применяется для пескозащиты - закрепления барханных песков от выдувания ветром при строительстве ЛЭП и трубопроводов). Для получения из неё технически ценных продуктов, главным образом моторных топлив, растворителей, сырья для химической промышленности, её подвергают переработке. Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: доля её в общем потреблении энергоресурсов составляет 48 %. В перспективе эта доля будет уменьшаться вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии, а также увеличения стоимости и уменьшения добычи.
В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей, и др. (более 8 % от объёма мировой добычи). Среди получаемых из нефти исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли: парафиновые углеводороды - метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10-20 атомов углерода в молекуле); нафтеновые; ароматические углеводороды - бензол, толуол, ксилолы, этилбензол; олефиновые и диолефиновые - этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен. Нефть уникальна именно комбинацией качеств: высокая плотность энергии (на тридцать процентов выше, чем у самых качественных углей), нефть легко транспортировать (по сравнению с газом или углём, например), наконец, из нефти легко получить массу вышеупомянутых продуктов. Истощение ресурсов нефти, рост цен на неё и др. причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.
Так же продукты нефтепереработки используются в панелях солнечных батарей. Солнечные панели могут помочь домовладельцам и бизнесменам использовать возобновляемые и энергии, то есть энергию солнечного света, но большинство панелей по-прежнему состоят из нефтяных смол, а пластмассовые детали из фотоэлектрических элементов. В скором времени это могут произойти изменения, поскольку многие компании начали разрабатывать новые био-смолы и биопластик, которые могли бы заменить компоненты батарей на нефтяной основе.
Как уже было сказано, в России производится нефть сорта Urals, которая получается смешением тяжелой, высокосернистой нефти Урала и Поволжья с легкой западносибирской нефтью.
Urals - сорт высокосернистой нефти (содержание серы около 1,3%), которая представляет собой смесь из нефти, добываемой в Ханты-Мансийском автономном округе и Татарстане. Основные производители черного золота Urals - это организации ««Роснефть»», «Лукойл», «Сургутнефтегаз», «нефтяная компания «Газпром нефть»», «ТНК-BP» и «группа Татнефть». Цена российской нефти определяется дисконтированием цены на Brent, поскольку российская нефть считается менее качественной ввиду высокого содержания серы, а также тяжёлых и циклических углеводородов.
В последнее время в Российской Федерации предпринят ряд шагов для того, чтобы повысить качество черного золота Urals путём исключения из него высокосернистой татарстанской нефти (в республике Татарстан планируется построить новые нефтеперерабатывающие мощности для того, чтобы из местной нефти делать бензин, а не пускать её в газопровод). Сама по себе Западно-Сибирская нефть приемлемого качества. За рубежом она известна под маркой Siberian Light.
Нефть марки Urals поставляется через Новороссийск и по системе газопроводов «Дружба».
Siberian Light - сорт нефти (содержание серы около 0.57%), добываемой в Ханты-Мансийском автономном округе. Основные производители черного золота Siberian Light - это фирмы ««Роснефть»», «Лукойл», «Сургутнефтегаз», «НК «Газпром нефть»», «ТНК-BP».
В отрасли теплоснабжения в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей нашел свое применение продукт переработки нефти – мазут. Мазу́т, жидкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350-360°С.
Мазут обладает почти в полтора раза более высокой теплотой сгорания по сравнению с лучшими углями. Он занимает мало места при сгорании и не дает твердых остатков при горении. Замена твердых видов топлива мазутом на ТЭС, заводах и на железнодорожном и водном транспорте дает огромную экономию средств, способствует быстрому развитию основных отраслей промышленности и транспорта.
Заключение.
Таким образом, нефть относится к невозобновляемым ресурсам. Разведанные запасы нефти составляют (на 2004) 210 млрд т (1200 млрд баррелей), неразведанные - оцениваются в 52-260 млрд т (300-1500 млрд баррелей). Мировые разведанные запасы нефти оценивались к началу 1973 года в 100 млрд т (570 млрд баррелей). Таким образом, в прошлом разведанные запасы росли (также растёт и потребление нефти - за последние 35 лет оно выросло с 20 до 30 млрд баррелей в год). Однако, начиная с 1984 г., годовой объем мировой нефтедобычи превышает объём разведываемых запасов нефти.
Мировая добыча нефти в 2006 г. составляла около 3,8 млрд т в год, или 30 млрд баррелей в год. Таким образом, при нынешних темпах потребления, разведанной нефти хватит примерно на 40 лет, неразведанной - ещё на 10-50 лет.
Несмотря на существование таких прогнозов, правительство России планирует увеличение добычи нефти к 2030 году до 530 млн т в год. Также имеются большие запасы нефти (3400 млрд баррелей) в нефтяных песках Канады и Венесуэлы. Этой нефти при нынешних темпах потребления хватит на 110 лет. В настоящее время компании ещё не могут производить много нефти из нефтяных песков, но ими ведутся разработки в этом направлении.
Список использованной литературы.
1. http://ru.wikipedia.org – описание свойств нефти.
2. http://enc.fxeuroclub.ru – описание добычи нефти.
3. http://omrpublic.iea.org/supplysearch.asp - точные данные по добыче нефти.
4. Виноградов А. П. Галимов Э. М. «Изотопия углерода и проблема происхождения нефти.» - «Геохимия». 1970. № 3
Нефть: определение и описание.
Нефть - природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. По цвету нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть; имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Сегодня нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых.
Нефть обнаруживается вместе с газообразными на глубинах от десятков метров до 5-6 км. Однако на глубинах свыше 4,5-5 км преобладают газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством лёгких фракций. Максимальное число залежей нефти располагается на глубине 1-3 км. На малых глубинах и при естественных выходах на земную поверхность нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и др. образования - например, битуминозные пески и битумы.
Происхождение нефти
Нефтеобразование - стадийный, весьма длительный (обычно 50-350 млн лет) процесс, начинающийся ещё в живом веществе. Выделяется ряд стадий:
· Осадконакопление - во время которого остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов;
· биохимическая - процессы уплотнения, обезвоживания и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода;
· протокатагенез - опускание пласта органических остатков на глубину до 1,5-2 км, при медленном подъёме температуры и давления;
· мезокатагенез или главная фаза нефтеобразования (ГФН) - опускание пласта органических остатков на глубину до 3-4 км, при подъёме температуры до 150 °C. При этом органические вещества подвергаются термокаталитической деструкции, в результате чего образуются битуминозные вещества, составляющие основную массу микронефти. Далее происходит отгонка нефти за счёт перепада давления и эмиграционный вынос микронефти в песчаные пласты-коллекторы, а по ним в ловушки;
· апокатагенез керогена или главная фаза газообразования (ГФГ) - опускание пласта органических остатков на глубину более 4,5 км, при подъёме температуры до 180-250 °C. При этом органическое вещество теряет нефтегенерирующий потенциал и реализовывает метаногенерирующий потенциал.
И. М. Губкин выделял также стадию разрушения нефтяных местозарождений.
История добычи нефти исчисляется с 6-го тысячелетия до н.э. Наиболее древние промыслы известны на берегах Евфрата, в Керчи, в китайской провинции Сычу-ань. Первым способом добычи - сбор нефти с поверхности водоемов, который до нашей эры применялся в Мидии, Вавилонии и Сирии.
Свойства нефти
Физические свойства
Нефть - жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого (почти чёрного) цвета.
Средняя молекулярная масса 220-300 г/моль (редко 450-470).
Плотность 0,65-1,05 (обычно 0,82-0,95) г/см³.
Нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгко й, 0,831-0,860 - средней , выше 0,860 - тяжёлой .
Плотность нефти, как и других углеводородов, сильно зависит от температуры и давления. Она содержит большое число разных органических веществ и поэтому характеризуется не температурой кипения, а температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно >28 °C, реже ≥100 °C в случае тяжёлых не́фтей) и фракционным составом - выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом в определённых температурных пределах, как правило до 450-500 °C (выкипает ~ 80 % объёма пробы), реже 560-580 °C (90-95 %).
Температура кристаллизации от −60 до + 30 °C; зависит преимущественно от содержания в нефти парафина (чем его больше, тем температура кристаллизации выше) и лёгких фракций (чем их больше, тем эта температура ниже).
Вязкость изменяется в широких пределах (от 1,98 до 265,90 мм²/с для различных не́фтей, добываемых в России), определяется фракционным составом нефти и её температурой (чем она выше и больше количество лёгких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (чем их больше, тем вязкость выше).
Удельная теплоёмкость 1,7-2,1 кДж/(кг∙К).
Удельная теплота сгорания (низшая) 43,7-46,2 МДж/кг.
Диэлектрическая проницаемость 2,0-2,5
Электрическая проводимость [удельная] от до .
Нефть - легковоспламеняющаяся жидкость. Температура вспышки от −35 до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов).
Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.
Химический состав
Общий состав
Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть - жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80-90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4-5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые). Остальные компоненты - растворённые углеводородные газы (C1-C4, от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1-4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси.
Углеводородный состав
В основном в нефти представлены парафиновые (обычно 30-35, реже 40-50 % по объёму) и нафтеновые (25-75 %). В меньшей степени - соединения ароматического ряда (10-20, реже 35 %) и смешанного , или гибридного, строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические).
Владимир Хомутко
Время на чтение: 7 минут
А А
Основные физические свойства нефти
Физические свойства нефти, так же, как и её химические характеристики, изменяются в достаточно широком диапазоне, в зависимости от её состава. Например, консистенция этой жидкости меняется от легкой и газонасыщенной до тяжелой и густой, с высоким содержанием смол. Цвет этого полезного ископаемого также меняется от светлого, почти прозрачного, до темно-коричневого, почти черного.
Эти нефтяные свойства определяет преобладание в составе этой углеводородной смеси либо легких низкомолекулярных соединений, либо сложно построенных тяжелых соединений с высокой молекулярной массой. Нефть и её применение для производства различных товаров, которые называются нефтепродукты, делают это полезное ископаемое важнейшим энергоносителем в современном мире.
И газа зависят от химической структуры их состава. Этот состав достаточно прост. Основные его элементы – это углерод (С) и водород (Н). Углерода в нефтях содержится от 83-х до 89-ти процентов, водорода – от 12-ти до 14-ти процентов.
Также в нефтях присутствует небольшое количество серы, азота и кислорода, а также примеси различных металлов. Соединения углерода и водорода называются углеводородами (СН).
Нефть – это горючая маслянистая жидкость, цвет которой варьируется от светло-желтого до черного, состав которой в основном представлен углеводородными соединениями.
Из курса школьной химии известно, что все химические элементы образуют между собой различные соединения, соотношения элементов в которых зависит от их валентности. К примеру, вода (Н 2 О) – это два одновалентых атома водорода и одни двухвалентный – кислорода.
Самый простой с химической точки зрения углеводород – это метан (СН 4), который является горючим газообразным веществом, составляющим основу всех природных газов. Обычно в природном газе содержание метана составляет от 90 до 95 процентов и более.
За метаном следуют: этан (С 2 Н 6), пропан (С 3 Н 8), бутан (С 4 Н 10), пентан (С 5 Н 12), гексан (С 6 Н 14) и так далее.
Начиная с пентана, углеводороды из газообразного состояния переходят в жидкое, то есть – в нефть.
Углерод при соединении с водородом образует огромное количество соединений, различных по своему химическому строению и свойствам.
Для удобства все нефтяные углеводороды разделены на три группы:
- Алканы (метановая группа) с общей формулой С n H 2n+2 . Эта группа представляет собой насыщенные углеводороды, поскольку все их валентные связи задействованы. С химической точки зрения они – самые инертные, другими словами – не способны вступать в реакции с другими химическими соединениями. Структура алканов может быть или линейной (нормальные алканы), или разветвленной (изоалканы).
- Цикланы (нафтеновая группа) с общей формулой СnH2n. Их главный признак – пяти – или шестичленное кольцо, состоящее из атомов углерода. Другими словами, цикланы, в отличие от алканов, имеют замкнутую в цепь циклическую структуру. Эта группа тоже представляет предельные (насыщенные) соединения и в реакции с другими химическими элементами они также почти не вступают.
- Арены (ароматическая группа) с общей формулой С n H 2n-6 . Их структура – шестичленные циклы, в основе которых лежит ароматическое бензольное ядро (С 6 Н 6). Их отличает наличие между атомами двойных связей. Арены бывают моноциклическими (одно бензольное кольцо), бициклическими (сдвоенные кольца бензола) и полициклическими (кольца соединены по принципу пчелиных сот).
Нефть и природный газ веществами с постоянным и строго определенным химсоставом не являются. Это сложные смеси природных углеводородов, находящихся в газообразном, жидком и твердом состоянии. Однако эта смесь не является простой в привычном понимании. Ей ближе определение «сложный раствор углеводородов», где в качестве растворителя выступают легкие соединения, а растворенные вещества – это высокомолекулярные углеводороды (в том числе асфальтены и смолы).
Основное отличие раствора от простой смеси заключается в том, что компоненты, входящие его состав, могут вступать во взаимодействие друг с другом как с химической, так и с физической точки зрения, и приобретать в результате таких взаимодействий новые свойства, которых не было в первоначальных соединениях.
Плотность
Физические свойства нефти достаточно разнообразны, но самым важным среди них является её плотность (по-другому – удельный вес). Этот параметр зависит от молекулярных весов входящих в её состав компонентов.
Значение плотности нефти варьируется от 0,71 до 1,04 грамм на кубический сантиметр.
В нефтеносных коллекторах в нефти много растворенного газа, поэтому в природных условиях её плотность меньше (в 1,2 – 1,8 раза), нежели в добытом дегазированном сырье.
По значению этого параметра нефть делится на следующие классы:
- класс очень легких нефтей (плотность – менее 0,8 грамм/см 3);
- легкие нефти (от 0,80 до 0,84 грамм/см 3);
- класс средних нефтей (от 0,84 до 0,88 грамм/см 3);
- тяжелые нефти (плотность – от 0,88 до 0,92 грамм/см 3);
- нефти очень тяжелого класса (> 0,92 грамм на кубический сантиметр).
Вязкость
Вязкость этого полезного ископаемого является свойством этого вещества оказывать сопротивление при перемещении относительно друг друга нефтяных частиц при движении нефти. Другими словами, этим параметром характеризуется подвижность этого углеводородного раствора.
Измеряют вязкость специальным прибором – вискозиметром. Единица измерения в системе СИ – миллипаскаль в секунду, в системе СГС – грамм на сантиметр в секунду (Пуаз).
Вязкость бывает динамической и кинематической.
Динамическая показывает значение силы сопротивления перемещению жидкостного слоя, площадь которого – один квадратный сантиметр, на 1 сантиметр при скорости движения 1 сантиметр в секунду. Кинематическая вязкость характеризует свойство нефти сопротивляться перемещению одной жидкой части относительно другой, учитывая при этом силу тяжести.
Поднятая на поверхность нефть по этому параметру делится на:
Чем легче углеводородная жидкость, тем меньше значение её вязкости. В пласте этот параметр нефти в меньше (причем – в десятки раз), чем , поднятой на поверхность и дегазированной. Значение этого физического параметра велико, поскольку позволяет определить масштабы миграции в процессе формирования залежей.
Величину, обратную вязкости, называют текучестью.
Это – весьма значимый параметр, который влияет на окислительные свойства этого полезного ископаемого. Чем больше в нем сернистых соединений – тем выше коррозионная агрессивность сырья и получаемых их него нефтепродуктов.
По этому показателю нефть бывает:
- малосернистой (до 0,5 процента);
- сернистой (от 0,5-ти до 2-х процентов);
- высокосернистой (> 2-х процентов серы).
Парафинистость
Эта важная характеристика нефти, которая напрямую влияет на технологии, применяемые при ее добыче, а также на её трубопроводную транспортировку. Парафинистость – это содержание в сырье твердых углеводородов, называемых парафинами (формулы – от С 17 Н 36 до С 35 Н 72) и церезинами (от С 36 Н 74 до С 55 Н 112).
Их концентрация в некоторых случаях доходит до 13-14 процентов, а, к примеру, нефть казахского месторождения Узень вообще имеет этот показатель на уровне 35-ти процентов. Чем больше парафинистость, тем труднее добывать и транспортировать сырье. Парафины отличаются способностью к кристаллизации, что приводит к их выпадению в твердый осадок, а это закупоривает поры в продуктивном пласте, появляются отложения на стенках НКТ, в задвижках и на прочем технологическом оборудовании.
По значению этого параметра нефть бывает:
- малопарафинистая (< 1,5 процентов);
- парафинистая (от 1,5 до 6-ти процентов);
- высокопарафинистая (> 6-ти процентов).
Этот параметр по-другому называется газовый фактор.
Он характеризует количество кубометров газа в одной тонне дегазированной нефти. Другими словами, газосодержание – это количественная характеристика того, сколько растворенного газа было в нефти, которая находилась в коллекторе, и какое его количество перейдет в свободное состояние в процессе извлечения сырья на поверхность.
Значение газового фактора может доходить до 300 – 500 кубометров на тонну, хотя среднее его значение варьируется от 30-ти до 100 кубометров на одну тонну.
Давление насыщения
Этот параметр (давление, при котором начинается парообразование) является значение давления, по достижению которого из нефти начинает выделяться газ.
В естественных условиях продуктивного слоя это давление или равно внутрипластовому, иди меньше его. В первом газ полностью растворяется в жидкости, а во втором наблюдается газовая недонасыщенность.
Сжимаемость
Этот параметр обусловлен упругостью нефти и характеризуется коэффициентом сжимаемости (β Н). Этот параметр показывает величину изменения объема сырья в пласте в случае изменения давления на 0,1 МПа.
Коэффициент сжимаемости учитывают на ранних этапах разработки, когда упругость газа и жидкости в пласте еще растрачена, вследствие чего играет в энергетике пласта существенную роль.
Коэффициент теплового расширения
Этот параметр показывает, как изменяется первоначальный объем сырья в случае изменения температуры на 1 градус Цельсия.
Его используют в процессе проектирования и практического применения методов теплового воздействия на продуктивные пласты.
Объемный коэффициент
Этот показатель характеризует – какой объем в коллекторе занимает кубометр дегазированного сырья, пока оно насыщено газом.
Значение этого показателя, как правило, больше единицы. Средние значения колеблются от 1,2 до 1,8, хотя могут доходить и до двух-трех единиц. Объемный коэффициент применяется в расчетах для определения количества запасов, а также при вычислении коэффициента нефтеотдачи продуктивного слоя.
Температура застывания
Температура застывания показывает, при каком температурном значении в пробирке уровень охлажденной нефти не меняется при её наклоне на 45-ть градусов.
Чем больше в нефти твердых парафинов и чем меньше смол – тем выше этот показатель.
Основным оптическим свойством этого вещества является его способность вращать вправо (изредка–влево) плоскость поляризованного светового луча.
Основные носители оптической активности в этом полезном ископаемом – молекулы ископаемых животных и растений, которые называются хемофоссилиями.
При облучении нефтей ультрафиолетом они начинают светиться, что говорит об их способности к люминесценции.
Легкие сорта «черного золота» люминесцируют в голубом и синем спектре, а тяжелые – в желтом и желтовато-буром.
