Состав и физические свойства нефти и газа

Физические свойства нефти и газа

Нефть — горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом.

Представляя собой жидкость, более легкую, чем вода, нефть разных мест, иногда даже и соседних, различна по многим свойствам: цвету, плотности, летучести, температуры кипения. Однако любая нефть это жидкость почти нерастворимая в воде и по элементарному составу содержащая преимущественно углеводороды с подмесью небольшого количества кислородных, сернистых, азотистых и минеральных соединений, что видно не только по элементарному составу, но и по всем свойствам углеводородов.

Состоит она в основном из жидких углеводородов, которые образованы только углеродом и водородом. Причём в составе нефти углерод преобладает — его содержится 79−88%, а водорода всего 11—14%. Кроме жидких углеводородов нефть в небольших количествах (до 5%) содержит серу, кислород и азот. В очень незначительных концентрациях (до 0,03%) в нефти присутствуют металлы — ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, калий, натрий, цинк, кальций, серебро, галлий, а также бор, мышьяк, йод.

Одна из важных характеристик сырой (непереработанной) нефти — плотность. Она возрастает с увеличением процентного содержания в ней тяжёлых углеводородов (например, смол).

По плотности выделяют лёгкую (800- 870 кг/м3, среднюю (871−910 кг/м3) и тяжёлую (свыше 910 кг/м3) разновидности нефти.

Для специалистов важны и такие показатели, как температура начала кипения (выше 28°С), удельная теплота сгорания (43,7−46 МДж/кг)и температура вспышки (35−120°С).

Вязкость — показатель текучести сырой нефти — возрастает с увеличением её плотности.

Основу горючих газов составляет смесь газообразных углеводородов — метана, этана, пропана, бутана и пентана. Доля углерода в горючих газах составляет 42−78%, водорода — 14−24%. Обычно содержание азота в виде примеси не превышает 11%, но иногда достигает 30−50% и более. Кроме того, присутствуют углекислый газ, водяные пары. Содержание углекислого газа колеблется от долей процента до 2−4%, реже до 10−15% и более. В горючих газах содержатся также гелий, аргон, водород, ртуть. Концентрации гелия в большинстве случаев составляют сотые и тысячные доли процента, но имеются месторождения горючих газов с содержанием гелия 5−8%. Кислород находится в связанном состоянии в составе углекислого газа.

Природный горючий газ обычно бесцветный и, как правило, без запаха. Исключением является газ, в состав которого входит сероводород.

Горючие газы состоят в основном из метана (85−99,5%). В залежах газа иногда присутствуют газоконденсаты, представляющие собой природную смесь газообразных и легкокипящих жидких углеводородов. При больших давлениях и высоких температурах, господствующих в недрах, газоконденсаты находятся в парообразном состоянии. Но в условиях низких температур и обычного атмосферного давления из них выпадает жидкая составляющая — конденсат. Это — бесцветная или светло-коричневая жидкость. Природный газ помимо главного своего назначения — служить топливом используется в химической промышленности для производства синтетического каучука и полиэтилена.

Наиболее ценное свойство нефти и горючего газа — то, что они выделяют при горении значительное количество тепла. Отношение количества теплоты, выделяющейся при горении, к массе сгоревшего до конца (т.е. до образования углекислоты и воды) вещества называется теплотой сгорания топлива. Нефть, природный горючий газ и их производные обладают наивысшей среди всех видов топлива теплотой сгорания. Теплота сгорания природных горючих газов в среднем равна 38−40 МДж/кг, а нефти — 42−47 МДж/кг.