Нефть – одно из важнейших мировых полезных ископаемых (углеводородное топливо). Это сырье для производства горюче-смазочных и других материалов. За свой характерный темный цвет и огромное значение для мировой экономики нефть (полезное ископаемое) прозвана черным золотом.
Образуется указанное вещество совместно с углеводородами газообразного типа на определенной глубине (в основном от 1,2 до 2 км).
Максимальное количество нефтяных залежей расположено на глубине от 1 до 3 км. Рядом с земной поверхностью данное вещество становится густой мальтой, полутвердым асфальтом и прочими материалами (к примеру, битуминозным песком).
По своеобразности происхождения и химического состава нефть, фото которой представлено в статье, схожа с естественными горючими газами, а также с озокеритом и асфальтом. Порой все эти горючие ископаемые объединяют под одним названием – петролиты. Еще их относят к более широкой группе – каустобиолиты. Они являются горючими минералами биогенного характера.
В эту группу включаются и такие ископаемые, как торф, сланцы, каменные и бурые угли, антрацит. По способности растворяться в жидкостях органического типа (хлороформе, сероуглероде, спиртобензольной смеси) нефть, как и прочие петролиты, а также вещества, которые извлекают данными растворителями из торфа, угля или продуктов их переработки, относят к битумам.
В настоящий момент 48% потребляемых на планете энергоресурсов приходится на нефть (полезное ископаемое). Это является доказанным фактом.
Нефть (полезное ископаемое) – источник множества химических веществ, применяемых в различных отраслях при производстве топлива, смазок, полимерных волокон, красителей, растворителей и прочих материалов.
Рост потребления нефти привел к повышению цен на нее и к постепенному истощению недр. Это заставляет задуматься о переходе на альтернативные энергоносители.
Нефть представляет собой жидкость от светло-коричневого до темно-бурого (почти черного) цвета. Иногда встречаются изумрудно-зеленые экземпляры. Молекулярная средняя масса нефти составляет от 220 до 300 г/моль. Иногда этот параметр колеблется в диапазоне от 450 до 470 г/моль. Показатель ее плотности определяется в районе 0,65–1,05 (в основном 0,82–0,95) г/см³. В этом плане нефть подразделяют на несколько типов. А именно:
Данное вещество содержит значительное число разнообразных органических веществ. В результате этого нефть природная характеризуется не по собственной температуре кипения, а по начальному уровню данного показателя у жидкостных углеводородов. В основном это >28 °C, а иногда и ≥100 °С (в случае нефти тяжелой).
Вязкость данного вещества изменяется в значительных пределах (от 1,98 до 265,9 мм²/с). Определяется это нефтяным фракционным составом и ее температурой. Чем выше температура и число легких фракций, тем вязкость нефти ниже. Также это еще обуславливается наличием веществ смолисто-асфальтенового типа. То есть чем их больше, тем выше вязкость нефти.
Удельная теплоемкость данного вещества – 1,7-2,1 кДж/(кг∙К). Параметр удельной теплоты сгорания относительно низкий – от 43,7 до 46,2 МДж/кг. Диэлектрическая проницаемость нефти – от 2 до 2,5, а ее электропроводимость – от 2∙10-10 до 0,3∙10−18 Ом-1∙см-1.
Нефть, фото которой представлены в статье, является легковоспламеняющейся жидкостью. Вспыхивает она при температуре от -35 до +120 °C. Это зависит от ее фракционного состава и содержания растворённых газов.
Нефть (топливо) в обыкновенных условиях не растворяется в воде. Однако она способна образовывать с жидкостью стойкие эмульсии. Растворяется нефть определенными веществами. Делается это при помощи растворителей органического типа. Для того чтобы отделить от нефти воду и соли, проводят определенные действия. Они являются очень значимыми в технологическом процессе. Это обессоливание и обезвоживание.
При раскрытии указанной темы следует учитывать все особенности рассматриваемого вещества. Это общий, углеводородный и элементный составы нефти. Далее рассмотрим каждый из них подробнее.
Природное ископаемое нефть представляет собой смесь приблизительно 1000 веществ разного характера. Основными компонентами являются следующие:
В основном нефть обладает парафиновыми (обычно 30-35, редко – 40-50% от общего объема) и нафтеновыми (25-75%) соединениями. В меньшей степени присутствуют соединения ароматического ряда. Они занимают 10-20%, а реже – 35%. Это влияет на качество нефти. Также в рассматриваемое вещество входят соединения смешанного или гибридного строения. К примеру, нафтено-ароматические и парафиновые.
Вместе с углеводородами в состав продукта входят вещества с примесными атомами (меркаптаны, ди- и моносульфиды, тиофаны и тиофены, а еще полициклические и тому подобные). Они существенно влияют на качество нефти.
Также в состав нефти входят вещества, содержащие азот. Это в основном гомологи индола, пиридина, хинолина, пиррола, карбазола, порфириты. Концентрируются они по большей части в остатках и тяжелых фракциях.
В состав нефти входят кислородсодержащие вещества (кислоты нафтеновые, смолисто-асфальтеновые, фенолы и иные вещества). Обычно они находятся во фракциях высококипящего типа.
Всего в нефти обнаружено свыше 50 элементов. Вместе с упомянутыми веществами присутствуют в данном продукте V (10-5 – 10-2%), Ni (10-4-10-3%), Cl (от следов до 2∙10-2%) и так далее. Содержание указанных примесей и соединений в сырье всевозможных месторождений колеблется в больших пределах. В результате этого говорить о среднем нефтяном химическом составе приходится только условно.
В этом плане имеются определенные критерии. Разделяют виды нефти по классу углеводородов. Их должно быть не более 50%. Если один из классов углеводородов составляет не меньше 25%, то выделяют смешанные виды нефти – нафтено-метановые, метано-нафтеновые, нафтено-ароматические, ароматическо-нафтеновые, метано-ароматические и ароматическо-метановые. Первого компонента в них содержится более 25%, а второго – более 50%.
Сырая нефть не применяется. Для получения технически ценных продуктов (в основном это моторное топливо, сырье для химпромышленности, растворители) ее перерабатывают.
Качество указанного вещества оценивается с целью верного выбора самых рациональных схем его переработки. Это осуществляется при помощи комплекса методов: химических, физических и специальных.
Общие характеристики нефти – вязкость, плотность, температура застывания и прочие физико-химические параметры, а также состав растворенных газов и процент содержания смол, твердых парафинов и смолисто-асфальтеновых веществ.
Главный принцип поэтапного исследования нефти сводится к комбинированию способов ее разделения на определенные компоненты с последовательным упрощением состава некоторых фракций. Их затем анализируют всевозможными физико-химическими методами. Самыми распространенными способами определения первичного фракционного нефтяного состава являются разнообразные типы дистилляции (перегонка) и ректификации.
Согласно результатам проведенного отбора на узкие (выкипающие в районе 10-20 °С) и широкие (50-100 °С) фракции, строится кривая (ИТК) истинных температур кипения данного вещества. Затем проводят установление потенциала содержания отдельных элементов, нефтепродуктов и их компонентов (керосиногазойлевых, бензиновых, масляных дистиллятов, дизельных, а также гудронов и мазутов), углеводородного состава, а также прочих товарных и физико-химических характеристик.
Дистилляцию осуществляют на обычных перегонных аппаратах. Они снабжены ректификационными колонками. В данном случае погоноразделительная способность соответствует 20-22 штукам теоретических тарелок.
Фракции, которые выделили в результате дистилляции, дальше разделяют на компоненты. Затем при помощи разнообразных методов проводят определение их содержания и устанавливают свойства. Согласно способам выражения нефтяного состава и фракций, различают ее групповой, индивидуальный, структурно-групповой и элементный анализы.
При групповом анализе определяют отдельно содержание нафтеновых, парафиновых, смешанных и ароматических углеводородов.
При структурно-групповом анализе углеводородный состав нефтяных фракций определяют в виде среднего содержания в них нафтеновых, ароматических и прочих циклических структур, а также цепей парафиновых элементов. В данном случае проводится еще одно действие – расчет относительного количества углеводорода в нафтенах, парафинах и аренах.
Персональный углеводородный состав определяется исключительно для бензиновых и газовых фракций. При элементном анализе нефтяной состав выражают количеством (в процентах) С, О, S, Н, N и микроэлементов.
Главным методом отделения ароматических углеводородов от нафтеновых и парафиновых и разделения аренов на поли- и моноциклические является жидкостная адсорбционная хроматография. Обычно поглотителем в данном случае служит определенный элемент – двойной сорбент.
Состав углеводородный нефтяных многокомпонентных смесей широкого и узкого диапазона обычно расшифровывают с помощью сочетания хроматографических (в жидкой или газовой фазе), адсорбционных и прочих методов разделения со спектральными и масс-спектрометрическими способами исследований.
Поскольку в мире наметились тенденции дальнейшего углубления такого процесса, как разработка нефти, существенное значение приобретает ее детализированный анализ (особенно высококипящих фракций и остаточных продуктов – гудронов и мазутов).
На территории РФ залежей указанного вещества имеется значительное количество. Нефть (полезное ископаемое) – это национальное богатство России. Она является одним из основных продуктов экспорта. Добыча и переработка нефти – источник значительных налоговых поступлений в бюджет России.
Разработка нефти в промышленных масштабах была начата в конце XIX века. На настоящий момент в России имеются крупные функционирующие районы добычи нефти. Они расположены в различных регионах страны.
Наименование месторождения | Дата открытия | Извлекаемые запасы | Районы добычи нефти |
| Великое | 2013 г. | 300 млн т | Астраханская область |
| Самотлорское | 1965 г. | 2,7 млрд т | Ханты-Мансийский АО |
| Ромашкинское | 1948 г. | 2,3 млрд т | Республика Татарстан |
| Приобское | 1982 г. | 2,7 млрд. т | Ханты-Мансийский АО |
| Арланское | 1966 г. | 500 млн т | Республика Башкортостан |
| Лянторское | 1965 г. | 2 млрд т | Ханты-Мансийский АО |
| Ванкорское | 1988 г. | 490 млн т | Красноярский край |
| Федоровское | 1971 г. | 1,5 млрд т | Ханты-Мансийский АО |
| Русское | 1968 г. | 410 млн т | Ямало-Ненецкий АО |
| Мамонтовское | 1965 г. | 1 млрд т | Ханты-Мансийский АО |
| Туймазинское | 1937 г. | 300 млн т | Республика Башкортостан |
В последние годы на рынке углеводородного топлива произошли серьезные изменения. Открытие сланцевого газа и разработка технологий его добычи в короткие сроки вывели США в число крупных добытчиков указанного вещества. Это явление было охарактеризовано экспертами как «сланцевая революция». В настоящий момент мир стоит на пороге не менее грандиозного события. Речь идет о массовой разработке нефтяных сланцевых месторождений. Если ранее специалисты предрекали скорый конец эры нефти, то теперь она может продлиться на неопределенный срок. Тем самым становятся неактуальными разговоры об альтернативной энергетике.
Однако информация об экономических аспектах разработки нефтяных сланцевых месторождений очень противоречива. Согласно данным издания «Однако», добываемая сланцевая нефть в США (штат Техас) обходится приблизительно в 15 долларов за 1 баррель. При этом вполне реальным представляется дальнейшее удешевление процесса вдвое.
Мировой лидер добычи «классической» нефти – Саудовская Аравия – имеет хорошие перспективы и в сланцевой отрасли: себестоимость барреля составляет здесь всего 7 долларов. Россия в этом отношении проигрывает. В РФ 1 баррель сланцевой нефти обойдется примерно в 20 долларов.
По мнению вышеупомянутого издания, сланцевая нефть может добываться во всех мировых регионах. Каждая страна обладает значительными ее запасами. Однако достоверность приведенных сведений вызывает сомнения, так как информации о конкретной стоимости сланцевой нефтедобычи пока нет.
Аналитик Г. Бирг приводит обратные данные. По его мнению, себестоимость барреля сланцевой нефти составляет 70-90 долларов.
По данным аналитика Банка Москвы Д. Борисова, себестоимость добычи нефти в Мексиканском и Гвинейском заливах достигает 80 долларов. Это примерно равно нынешней рыночной цене.
Г. Бирг также утверждает, что залежи нефти (сланцевой) распределены по планете неравномерно. Более двух третей всего объема сосредоточено в США. На долю России приходится только 7 процентов.
Для добычи рассматриваемого продукта приходится перерабатывать большие объемы горной породы. Ведение такого процесса, как добыча сланцевой нефти, осуществляется карьерным методом. Это серьезно вредит природе.
По мнению Бирга, сложность такого процесса, как добыча сланцевой нефти, компенсируется распространенностью данного вещества на Земле.
Если предположить, что технологии добычи сланцевой нефти выйдут на достаточный уровень, то мировые цены на нефть могут просто обвалиться. Но пока никаких кардинальных изменений в этой сфере не наблюдается.
При существующих технологиях добыча сланцевой нефти может быть прибыльной в определенном случае – только тогда, когда цены на нефть составляют 150 долларов за баррель и выше.
России, по мнению Бирга, так называемая сланцевая революция повредить не сможет. Дело в том, что данной стране выгодны оба сценария. Секрет прост: высокие цены на нефть приносят большие доходы, а прорыв в добыче сланцевого продукта позволит увеличить экспорт за счет разработки соответствующих месторождений.
Д. Борисов в этом плане не столь оптимистичен. Развитие добычи сланцевой нефти, по его мнению, сулит обвал цен на нефтяном рынке и резкое падение экспортных доходов России. Правда, в ближайшей перспективе этого бояться не стоит, поскольку сланцевые разработки все еще остаются проблемными.
Полезные ископаемые – нефть, газ и подобные им вещества – являются достоянием каждого государства, в котором они добываются. В этом можно убедиться, ознакомившись со статьей, представленной выше.
fb.ru
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 - Ch5 (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 НЕФТИОбразование 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.
znanija.com
Нефть – ископаемое вещество, представляющее собой маслянистую горючую жидкость. Залежи нефти находят на глубинах от нескольких десятков метров до 5-6 километров. Максимальное количество залежей располагается на глубине 2-3 километра. Нефть остается главным топливным сырьем в мире. Ее доля в мировом энергобалансе – 46%.
По химическому составу нефть – смесь около 1000 веществ. Главный "ингредиент" – углеводороды с различной молекулярной массой. В составе нефти их около 80-85%. Различают три вида углеводородов: парафиновые (метановые), нафтеновые и ароматические. Последние – самые токсичные.
Около 4-5% в составе нефти занимают органические соединения – сернистые, азотистые и кислородные. Остальные компоненты: углеводородные газы, вода, минеральные соли, металлы, механические примеси (песок, глина, известняк).
Цвет нефти разнится: от светло-желтого до темно-коричневого. Встречается и черная нефть, и насыщенно-зеленая и даже бесцветная. Запах тоже может быть разным: от легкого и приятного до тяжелого. Все зависит от содержания в нефти серы, кислорода и азота.
Самый важный показатель качества нефти – ее плотность. Чем она легче, тем выше ценится. Выделяют: легкую нефть (800— 870 кг/м ³), среднюю (870-910 кг/м ³) и тяжелую (свыше 910 кг/м ³). Показатели зависят от состава нефти, от температуры, давления и количества содержания газов. Плотность нефти измеряют ареометром.
Другие параметры, по которым определяется качество нефти: вязкость, температура кристаллизации, горения и вспышки, электрическая проводимость и теплоемкость.
Нефть относится к невозобновляемым ресурсам. Месторождения этого полезного ископаемого классифицируют по-разному: в зависимости от географического месторасположения, от разведанности и изученности, от форм и размеров залежей.
Самая богатая нефтью страна – Саудовская Аравия (36 млрд. тонн). Далее следуют Канада (28 млрд. тонн), Иран (19 млрд. тонн) и Ливия (15 млрд. тонн). Россия в этом списке на 8-ом месте (13 млрд. тонн).
Супергигантские месторождения нефти, запасы которых превышают отметку 5 млрд. тонн: Румайла в Ираке, Кантарел в Мексике, Тенгиз в Казахстане, Аль-Гавар в Саудовской Аравии, Самотлорское в России, Бурган в Кувейте и Дацин в Китае.
Постоянно ведутся работы по разработке новых месторождений. По оценочным данным BP Statistical review of world energy, весьма перспективны в этом отношении Венесуэла и Канада. Специалисты считают, что при нынешних темпах развития промышленности, нефти только в этих двух странах хватит всему миру на 110 лет.
Добыча нефти – весьма сложный процесс, состоящий из множества этапов.
Выделяют три способа нефтедобычи:
• Первичный – нефть сама под естественным давлением верхних пластов фонтанирует. Чтобы нефть поднялась на поверхность, используют погружные насосы и станки-качалки. Таким образом добывают до 15% нефти во всем мире.
• Вторичный способ. Когда естественного давления уже не хватает, в пласт для усиления давления закачивают пресную воду, углекислый газ или воздух. Коэффициент извлечения нефти в этом случае составляет 45%.
• Третичный метод применяют, когда вторичный становится уже не актуальным. В этом случае либо закачивают водяной пар, либо разжижают нефть, нагревая ее до определенной температуры. Таким образом из месторождения можно выкачать еще процентов 15 нефти.
Переработка нефти – многоступенчатый цикл операций, который проводят с целью получения нефтепродуктов из сырья. Вначале нефть очищают от газов, воды, различных примесей, затем транспортируют на нефтеперерабатывающие заводы, где путем сложных операций получают промышленные продукты.
Люди стали использовать нефть задолго до нашей эры. Так, например, при строительстве стен Вавилона использовали асфальт и битум. Царь Навуходоносор топил нефтью огромную печь. А древнегреческий историк Геродот описывал способ добычи нефти, которым пользовались древние греки. А в Древней Индии нефть вовсю применяли в строительстве.
В настоящее время перечень продуктов, получаемых из нефти, исчисляется тысячами. Достаточно упомянуть, что продукты из нефти используют практически во всех видах промышленности: энергетической, тяжелой и легкой, химической и пищевой. Нефтепродукты нашли применение в автомобилестроении, медицине, в ракетостроении, сельском хозяйстве и строительстве.
znanija.com
