II.4. Классификация нефтей и газов по их химическим и физическим свойствам

В природе наблюдается огромное разнообразие нефтей и газов. Классификация их производится по каждому признаку (свойству) отдельно и на количественной основе. По этим признакам выделяются марки нефтей.

1. По химическому составу различаются три класса нефтей:

1. Метановые, нафтен-метановые

2. Нафтеновые,метан-нафтеновые

3. Нафтен-ароматические.

К первой группе относятся нефти, добываемые в Волго-Уральской провинции, в Западной Сибири, Чечено-Ингушетии, Дагестане, Западной Украине и др. Нефти второй группы добываются в Западно-Предкавказской провинции (Кубань), в Апшерон-Нижнекуринской провинции (Баку), в Туркмении, на Эмбе, на Сахалине. Нефти третьего типа встречаются редко: на Кубани, Эмбе, Ухте и др.

2. По содержанию серы различаются нефти трех типов:

I. малосернистые (S<0,5%)

II. сернистые (S - 0,5 – 2%)

III. высокосернистые (S>2,0%)

3. По содержанию легких фракций (выкипающих при температуре до 350 С) выделяются три типа нефтей

Т₁>45%

Т₂- 30 – 45%

Т₃<30%

4. По содержанию базовых масел выделяются четыре класса нефтей:

М₁>25%

М₂- 20 – 25%

М₃- 15 – 20%

М₄<15%

5. По содержанию парафина различаются нефти трех типов:

П₁ – малопарафиновые (<1,5%)

П₂ –парафиновые (1,5 – 6%)

П₃ – высокопарафиновые (>6%)

6. По степени вязкости выделяются три типа нефтей:

И₁– 1–5мПа×с

И₂- 5-25мПа×с

И₃>25мПа×с

7. По удельному весу различаются нефти пяти классов:

1. очень легкие – 700 – 750 кг/м³

2. легкие – 750 – 830 кг/м³

3. нормальные – 830 – 860 кг/м³

4. тяжелые – 860 – 900 кг/м³

5. очень тяжелые – 900 – 1000 кг/м³

По этим признакам составляется шифр нефти. Например IТ₂М₃И₁П₃ – нефть малосернистая, со средним содержанием легких фракций, малосмолистая, маловязкая, высокопарафинистая. Такую характеристику имеет нефть Жетыбайского месторождения (п-ов Мангышлак). В России особо легкие нефти добываются в Калининградской, Саратовской, Новосибирской областях, на Северном Кавказе, в Эвенкии (Восточная Сибирь). Наиболее тяжелые нефти добываются в Пезенской, Ульяновской областях, в Удмуртии, Краснодарском крае. Тяжелые нефти извлекаются на севере Волго-Уральской провинции, в Астраханской, Сахалинской областях. В остальных районах добывается нормальная нефть плотностью 830 – 870 кг/м³.

Малосернистые (S<0,6%) нефти добываются на юге Волго-Уральской провинции, на Северном Кавказе, в Калининградской, Новосибирской областях, сернистые – в Среднеобской области Западной Сибири. Высокосернистые (S>1,8%) нефти извлекаются в Центральных и Северных частях Волго-Уральской провинции, на юге Тюменской области.

Конденсаты представляют легкую нефть светлого, желтого, оранжевого цветов. Это – готовое топливо для машин и ценнейшее химическое сырье. Выход бензиновой фракции из них составляет 44-85%. Плотность их колеблется от 698 до 840 кг/м³. Вязкость низкая – от 0,5 до 1,5 мПа·с. Химический состав их: преобладают алканы – 55-70%, содержание нафтенов – 20-30%, аренов – 8-20%. В природных (пластовых) условиях конденсат находится в растворенном в газе (парообразном) состоянии, выделяется в свободную фазу в виде жидкости при снижении давления, например, при разработке газоконденсатных месторождений и залежей.

Конденсатный фактор природных газов возрастает с глубиной. Например, на Уренгойском месторождении на глубине 2340м он составляет 110 см³/м³, на глубине 3000 м – 400 см³/м³.

Классификация углеводородных газов производится по содержанию гомологов метана и по количеству растворенного в них конденсата. К гомологам метана относятся этан, пропан, бутан, пентан. Среди гомологов метана обычно преобладает этан – 6-20%. Природный газ в основном (на 98-99%) состоит из метана. Такой газ называется сухим. Газ, богатый гомологами метана и конденсатом, называется жирным. Жирность газов возрастает по мере увеличения глубины залегания и пластового давления. Газы малых глубин (до 1,5 км) сухие, тощие, средних глубин (1,5-4 км) – полужирные, жирные, больших глубин (>4 км)– жирные.

Таблица 5

Классификация природных газов по содержанию гомологов метана и растворенного конденсата.

Попутный газ – газ, добываемый при разработке нефтяных месторождений. В пластовых условиях этот газ находится в растворенном в нефти состоянии, а при снижении давления выделяется в свободную фазу. По химическому составу обычно он относится к классу жирных газов.

Сжижение газов. В промышленности сжижение газов осуществляется с помощью компрессора, где газ сжимается под давлением, а потом охлаждается холодильным россолом. В качестве хладоагента при сжижении метана используется жидкий азот. Различаются две группы сжиженных газов:

1. пропан-бутановые и пропилен-бутановые газы. Они сжижаются при обычных температурах и сравнительно невысоких давлениях, хранятся в стальных баллонах, рассчитанных на давление 16 кг/см²

2. Метановый газ. Сжижается при низких температурах (-161,3ºС), хранится в специальных хладостойких баллонах, расчитанных на 10кг/см².

Сжиженный газ используется в качестве топлива в быту и в газобаллонных автомобилях. В Алжире, Ливии, Канаде построены заводы по сжижению и транспортировке его в Японию, Великобританию. Температура горения природного газа в воздухе составляет 195°С, в кислороде – 278°С.

Газокогидраты – полутвердые и твердые вещества в виде льда и снега, содержащие растворенный газ, выделяющийся в свободную фазу в процессе их растаивания. Плотность метановых газогидратов 920 кг/м³, этановых – 1000 кг/м³. В кубическом метре газогидрата содержится до 200 м³ метана. Залежи газогидрата выявлены в вечно мерзлых горных породах и на дне мирового океана, где господствуют низкие температуры (ноль - минус 2°С). Здесь под действием высокого давления и низкой температуры образовались триллионы тонн газогидрата – энергоемкого минерала, который кристаллизовался из газонасыщенной воды.

Рынок нефти. На мировом рынке различаются несколько сортов нефти. Сортность нефти определяется по их химическому составу. Наиболее высоко ценятся ароматические нефти, но их в природе мало. Содержание серы ухудшает товарные качества нефти. В нефтях сорта "брент" содержание серы в среднем составляет 0,5%, в сортах "дубай", "уралс" 1–1,5%. Основная часть мировой нефти относится к сорту "дубай", покупается по более низким ценам, чем сорт "брент". Российская нефть на мировом рынке в основном относится к сорту "уралс" – (уральская), по химическому составу близка к сорту "дубай". Цены на нефть определяются странами ОПЕК, куда входят страны-экспортеры нефти: Венесуэла, Эквадор, Ливия, Габон, Нигерия, Индонезия, Алжир, Арабские Эмираты, Саудовская Аравия, Катар, Кувейт, Иран, Ирак. Основными покупателем нефти являются США – 300 млн.т в году, Япония, Китай, Западная Европа. В 1987 году цена нефти составляла 18 долларов за баррель*, в 1990 – 14 долларов. В 1988 году цены на нефть были рекордно низкие: от 9,5 до 12 долларов, в 2000 году – рекордно высокие – 29 долларов за баррель. Мировые цены на сырую нефть в 2002 году составляли ( баррель/доллар) по сортам "брент" – 25,02, "дубай" – 23,85, "уралс" – 23,73, "опек" – 24,34. Цены на конденсат вдвое дороже нефти.