Реферат нафту і продукти її переробки
Нафта - рідке паливо
Що ж таке нафта? Теплотехнік відповість, що це прекрасне, висококалорійне паливо. Але хімік заперечить: ні! Нафта - це складна суміш рідких вуглеводнів, у яких розчинені газоподібні й інші речовини. І щоб перелічити всі продукти, одержувані з нафти, потрібно витратити кілька аркушів, тому що їх вже кілька тисяч.
Ще Д.І. Менделєєв помітив, що топити піч нафтою все одно, що топити її асигнаціями.
Нафта (від перс. Neft) - горюча масляниста рідина зі специфічним запахом, розповсюджена в осадової оболонці Землі і яка є найважливішою корисною копалиною.
Знаходження в природі
Поклади нафти знаходяться в надрах Землі на різній глибині, де нафту заповнює вільний простір між деякими породами. Якщо вона знаходиться під тиском газів, то піднімається по свердловині на поверхню Землі.
Мета нефтеразведки - виявлення, геолого-економічна оцінка та підготовка до розробки покладів нафти. Нефтеразведка проводиться за допомогою геологічних, геофізичних, геохімічних і бурових робіт в раціональному поєднанні і послідовності.
На першій стадії пошукового етапу в басейнах з не встановленої нефтегазоносностью або для вивчення слабо досліджених тектонічних зон або нижніх структурних поверхів в басейнах із порушенням установленої нефтегазоносностью проводяться регіональні роботи. Для цього здійснюються аеромагнітна, геологічна і гравіметрична зйомки, геохімічні дослідження вод і порід, профільне перетин території електро- і сейсморазведкой, буріння опорних і параметричних свердловин. В результаті встановлюються райони для подальших пошукових робіт.
На другій стадії проводиться більш детальне вивчення нафтогазоносних зон шляхом детальної гравиразведки, структурно-геологічної зйомки, електро і сейсморозвідки, структурного буріння.
Проводиться порівняння знімків масштабів 1: 100.000 - 1: 25.000. уточнюється оцінка прогнозів нафтогазоносності, а для структур з доведеною нефтегазоносностью, підраховуються перспективні запаси.
На третій стадії проводиться буріння пошукових свердловин з метою відкриттів родовищ. Перші пошукові свердловини буряться на максимальну глибину. Зазвичай першим разведуется верхній поверх, а потім більш глибокі. В результаті дається попередня оцінка запасів.
Розвідувальний етап - завершальний в геологорозвідувальному процесі. Основна мета - підготовка до розробки. У процесі розвідки повинні бути оконтурени поклади, визначені літологічний склад, потужність, нафтогазонасиченість. По завершенню розвідувальних робіт підраховуються запаси і даються рекомендації про введення родовища в розробку. Ефективність пошуку залежить від коефіцієнта відкриттів родовищ - ставленням числа продуктивних площ до загальної кількості розбурених пошуковим бурінням площ.
Майже вся видобута у світі нафту, витягається у вигляді свердловин, закріплених сталевими трубами високого тиску. Для підйому нафти і супутніх їй газу і води на поверхню свердловина має герметичну систему підйомних труб, механізмів і арматури, розраховану на роботу з тисками, порівнянними з пластовими. Видобутку нафти за допомогою свердловин передували примітивні способи: збір її на поверхні водойм, обробка піщанику чи вапняку, просоченого нафтою, за допомогою колодязів.
Збір нафти з поверхні водойм - це, очевидно, перший за часом появи спосіб видобутку, який до нашої ери застосовувався в Мідії, Вавилонії і Сирії. Збір нафти вУкаіни, з поверхні річки Ухти розпочато Ф.С. Прядуновим в 1745 р У 1858 на півострові Челекен нафту збирали в канавах, по яких вода стікала з озера. В канаві робили загату з дощок з проходом води в нижній частині: нафта накопичувалася на поверхні.
Розробка пісковика або вапняку, просоченого нафтою. і витяг з нього нафти, вперше описані італійським вченим
Ф. Аріосто в 15 столітті. Недалеко від Модени в Італії такі нефтесодержащие грунти подрібнювалися і підігрівалися в котлах. Потім нафту вичавлювали в мішках за допомогою преса. У 1833 -1845 р.р. нафту добували з піску на березі Азовського моря. Пісок поміщали в ями з похилим дном і поливали водою. Вимиту з піску нафту збирали з поверхні води пучками трави.
Видобуток нафти з колодязів проводилася в Кіссе, давньої області між Ассирією і Мідією в 5 столітті до нашої ери за допомогою коромисла, до якого прив'язувалася шкіряне відро. Детальний опис колодязної видобутку нафти в Баку дав німецький натураліст Е. Кемпфер. Глибина колодязів сягала 27 м, їх стінки обкладалися каменем чи укріплювалися деревом.
Видобуток нафти за допомогою свердловин почала широко застосовуватися з 60-х р 19 століття. Спочатку поряд з відкритими фонтанами і збиранням нафти в вириті поруч із свердловинами земляні комори видобуток нафти здійснювалася також за допомогою циліндричних відер з клапаном в днище. З механізованих способів експлуатації вперше в 1865 в США була впроваджена глубоконасосная експлуатація. яку в 1874 р застосували на нафтопромислах в Грузії, в 1876 в Баку. У 1886 р В.Г. Шухов запропонував компресорну видобуток нафти. яка була випробувана в Баку в 1897р. Більш досконалий спосіб підйому нафти з свердловини - газлифт - запропонував в 1914 р М.М. Тихвинський.
Процес видобутку нафти, починаючи від припливу її за пласту до вибоїв свердловин і до зовнішньої перекачування товарної нафти з промислу, можна розділити умовно на 3 етапи.
Рух нафти по пласту до свердловин завдяки штучно створюваної різниці тисків в пласті і на вибоях свердловин.
Рух нафти від вибоїв свердловин до їх усть на поверхні - експлуатація нафтових свердловин.
Збір нафти і супроводжуючих її газу і води на поверхні, їх поділ, видалення мінеральних солей з нафти, обробка пластовою води, збір попутного нафтового газу.
Під розробкою нафтового родовища розуміється здійснення процесу переміщення рідин і газу в пластах до експлуатаційних свердловинах. Управління процесом руху рідин і газу досягається розміщенням на родовищі нафтових, нагнітальних і контрольних свердловин, кількістю і порядком введення їх в експлуатацію, режимом роботи свердловин і балансом пластовій енергії. Прийнята для конкретної поклади система розробки визначає техніко-економічні показники. Перед забурюванням поклади проводять проектування системи розробки. На підставі даних розвідки і пробної експлуатації встановлюють умови, при яких буде протікати експлуатація: її геологічна будова, колекторські властивості порід (пористість, проникність, ступінь неоднорідності), фізичні властивості рідин в пласті (в'язкість, щільність), насиченість порід нафти водою і газом, пластові тиску. Базуючись на цих даних, виробляють економічну оцінку системи, і вибирають оптимальну.
При глибокому заляганні пластів для підвищення нафтовіддачі в ряді випадків успішно застосовується нагнітання в пласт газу з високим тиском.
Витяг нафти з свердловин виробляється або за рахунок природного фонтанування під дією пластової енергії, або шляхом використання одного з декількох механізованих способів підйому рідини. Зазвичай в початковій стадії розробки діє фонтанная видобуток, а в міру ослаблення фонтанування свердловину переводять на механізований спосіб: газліфтний або ерліфтний, глубінонасосний (за допомогою штангових, гідропоршневих і гвинтових насосів).
Газліфтний спосіб вносить суттєві доповнення в звичайну технологічну схему промислу, так як при ньому необхідна газліфтна компресорна станція з газораспределителем і Газозбірний трубопроводами.
Нафтовим промислом називається технологічний комплекс, що складається з свердловин, трубопроводів, і установок різного призначення, за допомогою яких на родовищі здійснюють вилучення нафти у надрах Землі.
На родовищах, що розробляються за допомогою штучного заводнення, споруджують систему водопостачання з насосними станціями. Воду беруть з природних водойм з допомогою водозабірних споруд.
У процесі видобутку нафти важливе місце займає внутріпромислових транспорт продукції свердловин, здійснюваний трубопроводами. Застосовуються 2 системи внутрішньопромислового транспорту: напірні і самопливні. При напірних системах досить власного тиску на гирлі свердловин. При соматичних рух відбувається за рахунок перевищення позначки гирла свердловини над позначкою групового збірного пункту.
При розробці нафтових родовищ, приурочених до континентальних шельфів, створюються морські нафтопромисли.
Фізичні властивості нафти
Найголовнішим властивістю нафти, котрі принесли їм світову славу виняткових енергоносіїв, був частиною їхнього здатність виділяти при згорянні значну кількість теплоти. Нафта і її похідні володіють найвищою серед усіх видів палив теплотою згоряння. Теплота згоряння нафти - 41 МДж / кг, бензину - 42 МДж / кг. Важливим показником для нафти є температура кипіння, яка залежить від будови вхідних до складу нафти вуглеводнів і коливається від 50 до 550 ° С.
Нафта, як і будь-яка рідина, при певній температурі закипає і переходить в газоподібний стан. Різні компоненти нафти переходять в газоподібний стан при різній температурі. Так, температура кипіння метану -161,5 ° С, етану -88 ° С, бутану 0,5 ° С, пентану 36,1 ° С. Легкі нафти киплять при 50-100 ° С, важкі - при температурі понад 100 ° С.
Різниця температур кипіння вуглеводнів використовується для поділу нафти на температурні фракції. При нагріванні нафти до 180-200 ° С википають вуглеводні бензинової фракції, при 200-250 ° С - лигроиновой, при 250-315 ° С - керосиново-газойлевой і при 315-350 ° С - масляній. Залишок представлений гудроном. До складу бензинової і лигроиновой фракцій входять вуглеводні, що містять 6-10 атомів вуглецю. Гасова фракція складається з вуглеводнів з, газойлевая - і т.д.
Важливим є властивість нафти розчиняти вуглеводневі гази. У 1 м 3 нафти може розчинитися до 400 м3 горючих газів. Велике значення має з'ясування умов розчинення нафти і природних газів у воді. Нафтові вуглеводні розчиняються у воді вкрай незначно. Нафти розрізняються по щільності. Щільність нафти, обмірюваної при 20 ° С, віднесеної до щільності води, обмірюваної при 4 ° С, називається відносної. Нафти відносною щільністю 0,85 називаються легкими, з відносною щільністю від 0,85 до 0,90 - середніми, а з відносною щільністю понад 0,90 - важкими. У важких нафтах містяться в основному циклічні вуглеводні. Колір нафти залежить від її щільності: світлі нафти мають меншу щільність, ніж темні. А чим більше в нафті смол і асфальтенів, тим вище її щільність. При видобутку нафти важливо знати її в'язкість. Розрізняють динамічну і кінематичну в'язкість. Динамічною в'язкістю називається внутрішній опір окремих частинок рідини руху загального потоку. У легкій нафті в'язкість менше, ніж у важких. При видобутку і подальшому транспортуванні важкі нафти підігрівають. Кінематичною в'язкістю називається відношення динамічної в'язкості до щільності середовища. Велике значення має знання поверхневого натягу нафти. При зіткненні нафти і води між ними виникає поверхня типу пружної мембрани. Капілярні явища використовуються при видобутку нафти. Сили взаємодії води з гірською породою більше, ніж у нафти. Тому вода здатна витиснути нафту з дрібних тріщин у більш великі. Для збільшення нафтовіддачі пластів використовуються спеціальні поверхнево-активні речовини (ПАР). Нафта має неоднакові оптичні властивості. Під дією ультрафіолетових променів нафта здатна світитися. При цьому легкі нафти світяться блакитним світлом, важкі - бурим і жовто-бурим. Це використовується при пошуку нафти. Нафта є діелектриком і має високий питомий опір. На цьому засновані електрометричні методи встановлення в розрізі, розкритому свердловиною, нафтоносних пластів.
Хімічні елементи та з'єднання в нафті
Продукти, одержувані з нафти, їх застосування
З нафти виділяють різноманітні продукти, що мають велике практичне значення. Спочатку від неї відокремлюють розчинені вуглеводні (переважно метан). Після відгону летючих вуглеводнів нафту нагрівають. Першими переходять в газоподібний стан і отгоняются вуглеводні з невеликим числом атомів вуглецю в молекулі, що мають відносно низьку температуру кипіння. З підвищенням температури суміші переганяються вуглеводні з більш високою температурою кипіння. Таким чином можна зібрати окремі суміші (фракції) нафти. Найчастіше при такій перегонці отримують три основні фракції, які потім піддаються подальшому поділу. Основні фракції нафти наступні:
1. Фракція, що збирається від 40 0 до 200 0 С, - газолінова фракція бензинів - містить вуглеводні від С5 Н12 до С11 Н24. При подальшій перегонці виділеної фракції одержують: газолін (від 40 0 до 70 0 С), бензин (від 70 0 до 120 0 С) - авіаційний, автомобільний і т.д.
2. Лигроиновая фракція. що збирається в межах від 150 0 до 250 0 С, містить вуглеводні від С8 Н18 до С14 Н30. Лігроїн застосовується як пальне для тракторів.
3. Гасова фракція включає вуглеводні від С12 Н26 до С18 Н38 з температурою кипіння від 180 0 до 300 0 С. гас після очищення використовується як пальне для тракторів, реактивних літаків і ракет.
4. Газойль (вище 275 0 С) - дизельне паливо.
5. Мазут - залишок від перегонки. Містить вуглеводні з великим числом атомів вуглецю (до багатьох десятків) в молекулі. Мазут також розділяють на фракції:
a) соляровим масла - дизельне паливо,
b) Мастила (авіатракторние, авіаційні, індустріальні та ін.),
c) Вазелін (основа для косметичних засобів і ліків).
З деяких сортів нафти отримують парафін (для виробництва сірників, свічок і ін.). Після відгону залишається гудрон. Його широко застосовують в дорожньому будівництві.
Список використаної літератури;
1) Судно М. М. Нафта і горючі гази в сучасному світі. - М. Недра, 1984.
Л. М. Сморгонский, Л. А. Цвєтков.