Strukturen til et oljemolekyl. Grunnleggende fysiske og kjemiske egenskaper ved olje og dens sammensetning

Vladimir Khomutko

Lesetid: 6 minutter

A A

Kjemisk formel for olje og beskrivelse av komponenter

Olje er et naturlig mineral, som er en oljeaktig brennbar væske, ofte svart i fargen, selv om oljer og annet fargenyanser(brun, kirsebær, grønnaktig, gulaktig og gjennomsiktig). Den utvinnes ved hjelp av en gruvedrift, for eksempel en oljebrønn, for dannelsen som det brukes fjellboring.

Når det gjelder dens kjemiske sammensetning, er olje en kompleks blanding av hydrokarboner med forskjellige urenheter. Sammensetningen inkluderer forbindelser av slike kjemikalier. elementer som svovel, nitrogen og så videre.

Lukten av dette kjemikaliet. Stoffet varierer også avhengig av innholdet av svovelforbindelser og aromatiske hydrokarboner.

Hva består olje av? Chem. oljesammensetning

Olje består av hydrokarboner, som fra et kjemisk synspunkt er forbindelser av karbon- og hydrogenatomer. I generelt syn olje - formel beskrevet som C x H y.

For eksempel består det enkleste hydrokarbonet, metan, av ett karbonatom bundet til fire hydrogenatomer. Formelen for metan er med andre ord CH 4. Den tilhører de såkalte lette hydrokarboner og er alltid til stede i enhver olje.

Avhengig av konsentrasjonen i dette stoffet forskjellige typer hydrokarbonforbindelser, kjemiske og fysisk kan variere. Oljekomponenter påvirker med andre ord dens egenskaper og utseende. Det kan enten være flytende og gjennomsiktig, eller svart og inaktivt, og så mye at det, på grunn av sin høye viskositet, ikke renner ut selv fra en omvendt beholder.

Chem. Sammensetningen av vanlig olje er representert av følgende kjemikalier. elementer:

karbon (omtrent 84 prosent);
hydrogen ved 14 prosent;
svovel og dets forbindelser i en mengde fra én til tre prosent (sulfider, disulfider, hydrogensulfid og svovel selv);
nitrogen, hvis andel er mindre enn en prosent;
oksygen (også mindre enn 1%);
forskjellige metaller, hvis totale konsentrasjon også er mindre enn 1% (jern, vanadium, nikkel, krom, kobber, molybden, kobolt, etc.);
forskjellige salter, hvor andelen også er mindre enn en prosent (for eksempel kalsiumklorid, magnesiumklorid, natriumklorid og andre).

Olje og dens medfølgende hydrokarbongass kan som regel ligge på en dybde fra titalls meter til fem til seks kilometer. Det er verdt å si at på en dybde på mer enn seks kilometer er det bare gass som finnes, og hvis dybden på det produktive laget er mindre enn en kilometer, er det bare olje som finnes. I utgangspunktet ligger produktive formasjoner dypere enn én, men over seks kilometer, og det er både oljebærende og gassførende lag.

Bergartene som hydrokarbonråstoff forekommer i kalles reservoarer. Hvis vi beskriver samleren med enkle ord, da ser oljen ut til å være i en tett og hard svamp, bestående av oljebærende lag med varierende porøsitet.

Generell kjemisk struktur av olje

Oljens sammensetning og egenskaper har stor innflytelse på dens videre bearbeiding. Hydrokarboninnholdet i olje kan variere fra 83 til 87 prosent, hydrogen - fra 12 til 14%, og svovelinnholdet varierer fra 1 til 3%. Denne komplekse kjemiske blandingen er hovedsakelig representert av forskjellige forbindelser av karbon og hydrogen: parafin, naftenisk og aromatisk.

Hovedkomponentene i olje er hydrokarbonforbindelser, som kommer i følgende typer:

Parafinhydrokarboner

Denne komponenten av olje har et annet navn - alkaner. Den generelle kjemiske formelen er C n H 2n + 2.

Hvis parafiner har mindre enn fire karbonatomer, er dette gasser kjent for oss som etan, metan, butan. propan, isobutan. De utmerker seg ved en høy hastighet av detonasjonsmotstand. Med andre ord er oktantallet deres (hvis beregnet ved hjelp av motormetoden) mer enn 100.

Hvis slike hydrokarboner har fra fem til femten karbonatomer, så er de væsker. Hvis det er mer enn 15 karbonatomer, er de faste stoffer.

I ulike typer drivstoff og smøremidler er konsentrasjonen av alkaner svært høy, som et resultat av at disse petroleumsproduktene er preget av høy stabilitet. For motorbensin Høy kvalitet Det er svært ønskelig å ha isoparaffinforbindelser i sammensetningen, siden de er svært motstandsdyktige mot oksygeneksponering under forhold høye temperaturer.

Tilstedeværelsen av normale parafiner i drivstoffet, som lett oksiderer ved høye temperaturer, reduserer nivået av bankemotstand til bensin betydelig, men reduserer samtidig tiden som går fra det øyeblikket bensin tilføres motoren intern forbrenning før drivstoffblandingen antennes, og dette gjør at trykket øker jevnere, noe som har en gunstig effekt på motordriften. I denne forbindelse er tilstedeværelsen av normale parafinforbindelser ønskelig i tyngre diesel, selv om mengden av slike parafiner er begrenset i vinterkvalitetene.

Hydrokarboner av naftengruppen

Et annet navn er syklaner. De er mettede sykliske hydrokarbonforbindelser, hvis generelle formel ser ut som C n H 2n. I olje er cyklaner representert som cyklopentan (C 5 H 10) og cykloheksan (C 6 H 12).

På grunn av deres sykliske struktur, er syklaner preget av høy kjemisk styrke. Hydrokarboner av naftengruppen avgir mindre varme under forbrenning (sammenlignet med parafinforbindelser), men har også høy detonasjonsmotstand. I denne forbindelse er deres tilstedeværelse i drivstoff som brukes i forgassermotorer, så vel som vinterkvaliteter av diesel, ønskelig.

Smørende petroleumsprodukter som inneholder nafteniske hydrokarboner er mer viskøse og oljete.

Et annet navn er arenaer. Deres empiriske formel er C n H 2n – 6. I olje presenteres de som benzen (formel C 6 H 6) og dets homologer.

På grunn av deres høye termiske stabilitet, er arenes ønskelige komponenter i forgasserdrivstoff, hvis oktantall bør være så høyt som mulig. Men siden arenaer har en høy karbondannende evne, er innholdet i bensin tillatt opptil 40–45 prosent.

På grunn av deres høye termiske stabilitet er tilstedeværelsen av arener i dieseldrivstoff uønsket.

Umettede hydrokarboner

Et annet navn er olefiner. De finnes ikke i råolje, men dannes under oljeraffinering. Umettede hydrokarbonforbindelser er de viktigste råvarene som er nødvendige for produksjon av drivstoff ved bruk av petrokjemiske metoder og grunnleggende organisk syntese.

Den generelle empiriske formelen for slike hydrokarboner er CnH2n (for eksempel er C2H4 det velkjente etylen).

Det lave nivået av kjemisk motstand til olefiner påvirker den praktiske driften av petroleumsprodukter negativt, siden det reduserer stabilitetsnivået. For eksempel blir bensin produsert ved hjelp av en termisk crackingsprosess, som et resultat av oksidasjonen av olefinene de inneholder, tjæret under lagring og forurenser forgasserdyser og inntaksrør. Med andre ord er tilstedeværelsen av olefinforbindelser i enhver type petroleumsprodukt uønsket.

Et stort antall felt produserer svovel eller olje med høyt svovelinnhold.

Ved behandling av slike råvarer kreves det ekstra kostnader, siden en økning i svovelkonsentrasjonen i bensin fra 0,033 til 0,15 prosent fører til:

reduksjon i motoreffekt med 10,5 prosent;
økning i drivstofforbruket med 12 prosent;
dobling av antall nødvendige overhalinger.

I tillegg skader svovelbrensel i stor grad økologien til miljøet vårt.

Svovelforbindelser deles inn i aktive og inaktive. Aktive midler forårsaker korrosjon av metaller under normale atmosfæriske forhold. Disse inkluderer:

Både i oppløste og suspenderte tilstander har de en sterk korrosiv effekt på metaller ved nesten alle temperaturer, så deres tilstedeværelse i petroleumsprodukter er uakseptabel.

Inaktive svovelforbindelser i normale forhold ikke forårsake korrosjon.

Etter fullstendig forbrenning av drivstoffet danner de imidlertid svovelsyre og svovelsyreanhydrider i motoren, som, når de kombineres med vann, danner svovelsyre og svovelsyre.

Lavsvovelolje inneholder fra 0,1 til 0,5 prosent svovelforbindelser, og svovelolje inneholder opptil 4%.

Oksygenforbindelser

I råolje er dette syrer, fenoler, estere og andre forbindelser. De fleste av disse stoffene inneholder høytkokende oljefraksjoner.

I stand til å forårsake alvorlig korrosjon noen typer ikke-jernholdige metaller (sink, bly og så videre), og det er grunnen til at innholdet i ulike petroleumsprodukter er strengt begrenset av standarder.

De er komplekse høymolekylære blandinger av elementer som nitrogen, oksygen, svovel og noen metaller. I råolje kan de variere fra brøkdeler av en prosent til titalls hele prosent.

Med en høy fargeevne, er det disse forbindelsene som bestemmer fargen på olje. De er veldig ustabile, endres lett og fordamper ekstremt dårlig, noe som påvirker kvaliteten på drivstoff og ulike typer oljer negativt.

Nitrogenforbindelser

De har ingen merkbar effekt på kvaliteten på de resulterende petroleumsproduktene, siden innholdet i råolje er ekstremt lite.

Fysisk og Kjemiske egenskaper, naturen til opprinnelsen til olje har lenge vært av interesse for forskere. Takket være den vellykkede studien av de fysiske og kjemiske egenskapene til olje, har menneskeheten muligheten til å oppdage nye forekomster av dette mineralet, finne nye bruksområder for det og få maksimal effekt av bruken.

Egenskapene til olje i dype formasjoner og på jordens overflate er svært forskjellige, siden den i det første tilfellet er utsatt for ekstreme temperaturer og høyt trykk.

Selv om i dag få mennesker tviler på den organiske naturen til petroleumsprodukter, gir ikke tilhengere av deres mineralske opprinnelse opp. Grunnleggeren av teorien om oljens uorganiske natur er D.I. Basert på sammensetningen av olje, la han frem en hypotese om dens mineralske opprinnelse og avledet kjemisk formel, ifølge hvilken, under påvirkning av høye temperaturer på store dyp av jorden, kan prosessen med syntese av hydrokarboner oppstå som et resultat av samspillet mellom vann og metallkarbid.

Senere oppdaget den tyske forskeren K. Schorlemmar, som studerte olje og dens egenskaper, begrensende karbon fra metanserien i sammensetningen av prøver fra Pennsylvania-feltene. I 1861 presenterte A. M. Butlerov en detaljert forklaring av strukturen til hydrokarboner, sammensetning og fysiske egenskaper til olje.

Kjemisk sammensetning og formel

Denne delen diskuterer de grunnleggende kjemiske egenskapene til olje. La oss prøve å finne ut om det er en viss kjemisk formel for olje. De ekstremt viktige egenskapene for studien er: den elementære, fraksjonelle og hydrokarbonsammensetningen til olje.

Når vi begynner å studere den kjemiske sammensetningen av olje, tar vi utgangspunkt i dens definisjon. Olje er en blanding av hydrokarboner, hvis molekyler inneholder urenheter av oksygen, svovel, nitrogen med rene hydrokarboner (dvs. ikke inneholder urenheter av andre kjemiske elementer).

Fraksjonssammensetning

Kvalitetsindikatorene for råvarer bestemmes i laboratoriet under utbedring. Denne prosessen er basert på separering av primære råvarer i fraksjoner ved oppvarming. Hver fraksjon har et visst kokepunkt, hvoretter den begynner å fordampe. Følgende typer fraksjoner skilles ut:

Lungene. Disse inkluderer petroleums- og bensinfraksjoner med et maksimalt kokepunkt på opptil 140 °C (kl. atmosfærisk trykk).
Gjennomsnitt. De oppnås ved destillasjon ved atmosfærisk trykk. Disse oljene inkluderer parafin-, diesel- og naftafraksjoner som koker bort i temperaturområdet fra 140 til 350 °C.
Tung. Kun underlagt vakuumdestillasjon. Ved en temperatur på 350-500 °C oppnås vakuumgassolje, og ved temperaturer over 500 °C oppnås tjære.

Lette og mellomstore fraksjoner refererer til lette destillater, tunge fraksjoner kalles fyringsolje. Vanlig olje inneholder 31 % bensin, 10 % parafin, 15 % diesel, 20 % oljer, 24 % fyringsolje.

Gruppe hydrokarbonsammensetning

I følge forskning kan gruppesammensetningen av olje uttrykkes av tre store hydrokarbonforbindelser:

ekstrem;
ubegrenset;
aromatisk.

Mettede hydrokarboner

Svært ofte kalles de metan på grunn av deres enkle struktur, og det kjemiske navnet på gruppen er alkaner. Metanformelen ligner i strukturen på en amøbe - kjernen er et karbonatom, rollen som protoplasma spilles av 4 hydrogenatomer. Kjedestrukturen til normale alkaner kan uttrykkes ved hjelp av formelen CnH2n+2, dvs. hvert påfølgende hydrokarbon vil ha 1 mer karbonatom enn det forrige, omgitt av et skall av hydrogenatomer. Representanter for denne serien finnes både i gassform - СН4-С4Н10, og i flytende tilstand - С5Н12-С17Н36. Fra C18H38 tar hydrokarboner form av en krystall som er en del av parafin. Det er her navnet deres kommer fra – parafinhydrokarboner.

Tilstedeværelsen av isomerer kan kalles dem særpreg. Fra det fjerde medlemmet i rekkefølge har hydrokarboner de samme formlene, men er forskjellige i strukturen til molekylene. Hvori hovedmedlem serie er bygget i form av en enkel kjede, og isomerene har en forgrenet kjede.

Isomerer skiller seg fra vanlige hydrokarboner i struktur, så vel som i styrken til bindinger, noe som fører til forskjeller i egenskaper. De har flere lav temperatur smelter og koker. Mangfoldet av disse hydrokarbonene forårsaker økt interesse for dem, hovedsakelig på grunn av muligheten for å lage nye typer drivstoff, samt likheten mellom noen isomerer med organiske stoffer i struktur. I dag får man de beste bensinene fra isomerer. Til tross for dette forblir isomerene ikke fullt studert, siden det 11. medlemmet av serien har 159 arter, den 18. (oktodekan) har mer enn 60 tusen varianter av isomerer.

Umettede hydrokarboner

De har en struktur med formelen CnH2n. De er sykliske mettede hydrokarboner, hvis molekyler mangler 2 hydrogenatomer. Disse hydrokarbonene kalles naftensyrer eller alkener. De er fraværende i naturlig olje; dannelsen deres er assosiert med sekundær prosessering av råvarer. Naftener kan ha flere ringer. Dette forklarer navnet på polysykliske arener (aromatiske hydrokarboner) med strukturformlene CnH2n2, CnH2n_4. Denne gruppen hydrokarboner har også et annet navn - cyklopafiner på grunn av det faktum at ringene deres er i stand til å holde kjeder av metanhydrokarboner rundt seg. Dette skyldes deres høye tetthet, høye koke- og smeltepunkter sammenlignet med metanhydrokarboner. Cycloparaffins interagerer lett med halogener og oksygen. I normale forhold de er i flytende tilstand.

Aromatiske hydrokarboner

Navnet på disse hydrokarbonene kommer fra det greske "aroma", dvs. luktende stoff. Deres strukturelle formel er presentert i formen CnH2n-m, der m er partall. En typisk representant for disse hydrokarbonene er benzen – C6H6 og dets homologer (derivater). Aromatiske hydrokarboner har en sterk mangel på hydrogenatomer. Til tross for dette er de ikke kjemisk aktive under normale forhold, de er i flytende tilstand med et flytepunkt fra -25 til -88 ° C.

Navnet på olje kommer fra forholdet mellom disse 3 gruppene av hydrokarboner: metan, naftenisk eller aromatisk. Et kombinert navn er også mulig dersom oljen inneholder minst 25 % av et annet hydrokarbon i den dominerende gruppen. For eksempel metan naften bensin.

Elementær sammensetning

Selv om det er mange typer hydrokarboner, er den elementære sammensetningen av olje ikke mangfoldig. Den elementære sammensetningen av olje består av følgende komponenter:

karbon - 83-87%;
hydrogen - 11-14%;
harpiksholdige asfaltstoffer – 2-6%.

Den siste av de ovennevnte komponentsammensetning Oljer er organiske forbindelser av karbon, hydrogen, svovel, nitrogen og ulike metaller. Disse inkluderer nøytrale harpikser, asfaltener, karbener og karboider.

Når olje brenner, dannes det aske, men andelen er hundredeler av en prosent. Den består av oksider av forskjellige metaller. Olje inneholder små mengder hydrogensulfid. Ved interaksjon med metaller forårsaker svovel svært alvorlig korrosjon. Den har en skarp lukt. Det er flere grupper olje basert på svovelinnhold: ikke-svovel (opptil 0,2 %), lavt svovelinnhold (0,2 - 1,0 %), svovel (1,0 - 3,0 %), høyt svovelinnhold (mer enn 3 %). Nitrogen er en ufarlig og inert urenhet, dens andel er ikke mer enn 1,7%.

Fysiske egenskaper

Følgende grunnleggende fysiske egenskaper av olje skilles ut: tetthet, viskositet, komprimerbarhet og andre.

Tetthet er definert som forholdet mellom masse og volum. Det skilles mellom lett og tung olje, avhengig av hvilken side den er på tettheten 900 kg/m3. Gasskondensater, bensin, parafin er klassifisert som lettolje, og fyringsolje er klassifisert som tungolje.

Elektriske egenskaper

Tatt i betraktning oljens elektriske egenskaper, bør det bemerkes at de i stor grad avhenger av sammensetningen. Vannfri petroleum er et dielektrikum, voks kan fungere som isolatorer, og noen oljer er egnet for potting av transformatorer. Den er også i stand til å holde og akkumulere elektriske ladninger som følge av dens friksjon mot veggene i tankene. Denne evnen kan tilskrives de skadelige og farlige egenskapene til olje, og skaper trusselen om brann fra den minste gnist.

I tillegg er de reologiske egenskapene til olje av spesiell interesse. Under visse forhold har noen av typene egenskapen til å øke styrken spontant over tid. Disse inkluderer olje med høyt innhold av parafiner og asfaltharpiksholdige stoffer. En ikke-newtonsk væske har ikke reologiske egenskaper.

Oljeviskositet

Oljens viskositet bestemmes av dens mobilitet, dvs. evnen til å motstå bevegelse av partikler i forhold til hverandre. Viskositet er med andre ord en egenskap som svarer på spørsmålet om hvilken egenskap som brukes først ved pumping gjennom en oljerørledning. Det skilles mellom dynamisk og kinematisk viskositet. Den første av dem avhenger av tid og måles i pascal sekunder. Kinematisk viskositet karakteriserer endringen avhengig av temperatur.

ELEVER: Du må skrive en HÅNDSKRIFT i en notatbok og huske den. For feltpreparering av olje og gass, se boken av Korshak og Shammazov. Alle andre spørsmål er i forelesningene.

Fysiske egenskaper til olje

Naturgasser og deres egenskaper

Porøse og sprukne olje- og gassreservoarer

Struktur av gass- og oljeforekomster, OWC, GOC, konturer

Geofysiske undersøkelser av brønner (logging)

Utstyr for bunnhullsonen til brønner

Regimer for olje- og gassforekomster

Alternativer for oljeflom

Klargjøre vann for flom

Metoder for overvåking av vannkutt i produksjonsbrønner

Mekaniske metoderøke brønnproduktiviteten

Kjemiske metoder for å øke brønnproduktiviteten

Syrebehandling av sandformasjoner

Syrebehandlinger av karbonatformasjoner

Fysiske metoder for å øke brønnproduktiviteten

Metoder for å øke oljeutvinning og gassutvinning:

Injiserer vann i reservoaret

Injeksjon av løsemiddelgasser i formasjonen

Termiske metoder

Fontenens virkemåte

Kompressordrift brønner

Pumpedrift av brønner:

Stangborehull pumpeenhet

Nedsenkbar elektrisk sentrifugalpumpe

Stadier av oljefeltutvikling

Utbygging av gass- og gasskondensatfelt

Fyllinger, peler og storblokkfundamenter

Plattformer gravitasjonstype

Ramme, selvhevende og halvt nedsenkbare plattformer

Feltoljeforberedelse:

Avgassing

Dehydrering

Avsalting og stabilisering

Feltgassbehandling

Rengjøring fra mekaniske urenheter

Hydrogensulfid fjerning og karbondioksid

Oljesammensetning

Olje er et flytende mineral som hovedsakelig består av hydrokarbonforbindelser. Av utseende det er en fet, vanligvis brunaktig eller svart væske med en bestemt lukt. Det er vanskelig å snakke entydig om sammensetningen av olje, fordi den inneholder hundrevis av forskjellige faste, flytende og gassformige forbindelser. De viktigste egenskapene olje er dens elementære, fraksjonelle og gruppesammensetning.

2.2.1. Elementær og fraksjonell sammensetning av olje

Elementær sammensetning oljer er preget av den obligatoriske tilstedeværelsen av fem kjemiske elementer - C, H, O, N og S. Karbon i olje er 82,5–87 %, hydrogen 11,5–14,5 %, oksygen forekommer i formen ulike forbindelser(syrer, fenoler, etere) i en mengde på 0,05–3,6 %. Nitrogen i olje er ikke mer enn 1,7 %, svovelinnholdet varierer fra tideler av en prosent til 5–8, sjelden 14 %. Svovel er en svært uønsket komponent i olje fordi det bidrar til utstyrskorrosjon.

Ved brenning av oljer dannes det en liten mengde aske - vanligvis hundredeler av en prosent. Kalsium, magnesium, jern, aluminium, silisium, fosfor, vanadium, nikkel, germanium, krom, etc. ble funnet i asken. Det antas at disse grunnstoffene var en del av de organiske forbindelsene som oljen ble dannet av.

Olje består av en flerkomponentblanding av hydrokarboner. Konvensjonelle destillasjonsmetoder klarer ikke å skille dem i individuelle forbindelser med strengt definerte fysiske konstanter. Derfor bruker de konseptet med brøksammensetningen av olje. Fraksjon (destillat) er andelen olje som koker bort i et gitt temperaturområde. På kokepunkt Den første dråpen kondensert damp faller ut. Fordampningen av fraksjonen stopper når slutten av kokepunktet. Prosentandelen av fraksjoner i oljer karakteriserer muligheten for å få destillater av motordrivstoff og smøreoljer. Bensin koker bort i området 30–205 o C, parafin ved 150–315, diesel ved 180–350, oljer opp til 350 o C og høyere. De fleste oljer inneholder 15–25 % bensinfraksjoner som koker ved 180 °C, og 45–55 % fraksjoner med et sluttkokepunkt på 300–350 °C.

2.2.2. Gruppesammensetning av olje

Gruppesammensetningen av olje kjennetegner det kvantitative innhold av tre hovedgrupper av hydrokarboner: parafin, naftenisk og aromatisk (fig. 2.2). Valget av prosessmetode, sortiment og driftsegenskaper til de resulterende petroleumsproduktene avhenger av gruppesammensetningen.

Parafinisk (metan eller alkaner) hydrokarboner har den kjemiske formelen C n H 2 n +2, hvor n– antall karbonatomer. Det kan variere fra 1 til 60. Under normale forhold ved atmosfærisk trykk og temperatur pluss 20 o C er forbindelser med antall karbonatomer fra 1 til 4 gassene metan, etan, propan, butan. Hvis n tilsvarer 5–15, da er dette væsker; på n³16 parafiner er faste stoffer. Smeltepunktet for parafiner er i området 52–62 o C. På dypet, under forhold med høye temperaturer og trykk, er de i flytende tilstand, men under produksjon begynner de å falle ut av oljen i bunnen av brønner , i løfterør eller oljefeltrørledninger, og dermed tilstoppe dem.

a B C

Ris. 2.2. Strukturelle formler hydrokarboner:

a – parafin eller metan (alkaner); b– naftenisk (syklaner);

c – aromatisk (arener)

I parafinhydrokarboner er valensen til alle karbonatomer mettet til det ytterste. Hvert karbonatom er forbundet med sine naboer med enkle enkeltbindinger, og det er derfor metanhydrokarboner kalles mettet, eller begrensende. Den kjemiske aktiviteten til slike forbindelser er lav.

Nafteniske hydrokarboner (syklaner)åpnet på 1880-tallet. Den russiske vitenskapsmannen V.V. Markovnikov. Det har syklaner generell formel C n H 2 n, deres molekyler har en syklisk struktur. Nafteniske hydrokarboner, som metanhydrokarboner, også rik. De er hovedkomponentene i motordrivstoff og smøreoljer.

Aromatiske hydrokarboner (arener) er en viktig og omfattende gruppe. Formelen deres er C n H 2 n -6, hvor n starter med 6. Strukturen til arenes har spesielle bindinger: karbonatomer gjennom en er ikke forbundet med enkeltbindinger, men med dobbeltbindinger. Arenaer – ubegrenset hydrokarboner (umettede), de er preget av reaksjoner av erstatning av hydrogenatomer med atomer av andre elementer - klor, brom, jod; de reagerer med syrer. Aromatiske hydrokarboner reagerer også lett med hydrogen og kan i nærvær av en katalysator reduseres til naftener. Denne egenskapen brukes ved prosessering av oljer ved oljeraffinerier. Arenaer – gode løsemidler organiske stoffer, men de er giftige. Individuelle aromatiske hydrokarboner: benzen, toluen, xylener, naftalen - verdifulle råvarer for petrokjemisk og organisk syntese.

Olje er en av de mest verdifulle typene mineraler som produseres på planeten vår. De bearbeidede produktene brukes ikke bare til å generere energi og drivstoff, men også som råvarer for tekstil- og til og med matindustrien. I våre hjem er nesten alt laget av petroleum - maling og lakk, plast, stoffer og så videre. Dette fantastiske produktet ble dannet i jordens tarm i løpet av hundrevis av millioner år, så det er klassifisert som en ikke-fornybar ressurs, det vil si at i nær fremtid vil olje-"lagre" i jordskorpen ikke bli fylt opp. Hovedteorien om opprinnelsen til olje er at i en viss periode i jordens utvikling var forholdene for utviklingen av levende organismer så gunstige at deres døde deler sank til bunnen av varme hav i enorme mengder og ikke hadde tid. å dekomponere fullstendig. Som et resultat, over tid og under påvirkning av høye temperaturer og trykk, ble det dannet flytende hydrokarboner, som danner grunnlaget for olje. Til tross for at produktet minet inn forskjellige hjørner kloden, bærer samme navn, deres sammensetning kan variere sterkt, avhengig av urenhetene som er inkludert i oljen. Kvaliteten avhenger også av dette. Olje inneholder organiske forbindelser, nemlig hydrokarboner, hvorav de fleste er lavmolekylære forbindelser (alkaner, cykloalkaner, arener, parafin og aromatiske hydrokarboner). Dens egen spesifikke dårlig lukt olje oppnås takket være aromatiske hydrokarboner, til tross for at mengden deres bare er mindre enn 30%. Med tanke på atomsammensetningen til olje, viser det seg at karbon utgjør mer enn 80% av totalen, etterfulgt av hydrogen (mindre enn 15%), resten er oksygen, nitrogen og svovel. Urenhetene til andre atomer er ubetydelige. Det er hydrokarboner som har direkte energiverdi når de forbrennes, frigjøres en større mengde energi. Vann er tilstede som urenheter, mineraler, faste urenheter som kommer inn i oljeholdige lag fra nærliggende bergarter. Olje er også heterogen i sin fysiske sammensetning. I tillegg til den flytende hovedfraksjonen er det en gass-, fast- og oljeaktig fraksjon. Under utvinningsprosessen fjernes gass og enten fakles eller sendes til lagring. De resterende delene separeres under oljedestillasjonsprosessen. Når du studerer oljeprøver i laboratoriet, bestemmes dens fraksjonssammensetning ved å bruke forskjellen i koketemperaturer til forskjellige komponenter olje. Bensin, nafta, parafin og dieselfraksjoner har de laveste kokepunktene - fra 140 til 350 grader Celsius. Disse produktene brukes til å produsere drivstoff. Tyngre, mørke destillater har et innledende kokepunkt på mer enn 350 grader, kalt fyringsolje, og mer enn 500 grader - tjære. Fyringsolje deles inn i lette, tunge og mellomstore oljefraksjoner. Olje og petroleumsprodukter har blitt brukt av mennesker i mange årtusener. Tjære og asfalt ble funnet i veggene til bygninger fra gammel indisk sivilisasjon, som er mer enn fem tusen år gamle. Reservene av disse fossile brenselene blir oppbrukt, men det oppdages stadig nye, som ved første øyekast er utilgjengelige. Disse karbonforekomstene er spor etter gamle liv til ukjente mikroorganismer som er viktige ikke bare for mennesker, men også for miljø. Konstant ødeleggelse av de indre lagene jordskorpen føre til tektoniske bevegelser, endringer i tetthet og redusert trykk på dypere bergarter. Den naturlige balansen skapt av naturen blir forstyrret, men samtidig oppstår helt nye forhold både for utviklingen av livet på jorden og for utviklingen av selve jordskorpen.

Opprinnelsen til olje

Egenskaper til olje

Fysiske egenskaper

Gjennomsnittlig molekylvekt

Tetthet

Enkelt th, 0,831-0,860 - gjennomsnitt, over 0,860 - tung.

(vanligvis > fraksjonssammensetning

Krystallisasjonstemperatur parafin lette fraksjoner

Viskositet fraksjonssammensetning olje og dens temperatur

Spesifikk varme 1,7-2,1 kJ/(kg∙K).

43,7-46,2 MJ/kg.

2,0-2,5

fra til .

Flammepunkt

Kjemisk oppbygning

Generell sammensetning

Hydrokarbonsammensetning

parafin naftenisk (10-20, sjeldnere 35%) og med blandet

Petroleumsgeologi

Bergartene som inneholder olje har relativt høy porøsitet og tilstrekkelig permeabilitet for utvinning. Bergarter som tillater fri bevegelse og akkumulering av væsker og gasser i dem kalles reservoarer. Porøsiteten til reservoarene avhenger av graden av sortering av korn, deres form og plassering, samt tilstedeværelsen av sement. Permeabilitet bestemmes av størrelsen på porene og deres tilkobling. De viktigste oljereservoarene er sand, sandsteiner, konglomerater, dolomitter, kalksteiner og andre svært permeable bergarter innebygd blant lavpermeabilitetsbergarter som leire eller gips. På gunstige forhold reservoarer kan være oppsprukket metamorfe og magmatiske bergarter som ligger i nærheten av sedimentære oljeholdige bergarter.

Forskjellige typer oljeavsetninger i hydraulisk åpne (1-3) og lukkede (4-6) feller: 1 - strata dome olje- og gassoljeforekomster; 2 - massiv kuppelformet gassoljeforekomst; 3 - oljeavsetning i et paleorelieff-fremspring, primært (for eksempel et rev) eller sekundært (eroderende); 4 - oljeavsetning, skjermet av stratigrafisk uoverensstemmelse; 5 - oljeavsetning i fellen av primær (ansikts-, litologisk) pinchout av reservoaret; 6 - tektonisk skjermet oljeforekomst; a - olje; b - gass; c - vann.

Ofte opptar en oljeforekomst bare en del av et reservoar, og derfor, avhengig av typen av porøsitet og graden av sementering av bergarten (heterogenitet av forekomsten), finnes det forskjellige grader av oljemetning av dens individuelle seksjoner i selve forekomsten.

Vanligvis er olje i en forekomst ledsaget av vann, noe som begrenser avsetningen nedover bunnen av lagene eller langs hele basen. I tillegg, i hver oljeforekomst, sammen med den er det den såkalte. film, eller gjenværende vann, som omslutter steinpartikler (sand) og porevegger. Ved reservoarbergarter som kniper ut eller blir avskåret av forkastninger, skyvekraft etc., disjunktive forstyrrelser, kan reservoaret enten være helt eller delvis begrenset av lavpermeabilitetsbergarter. Noen ganger akkumuleres gass i de øvre delene av et oljereservoar (den såkalte "gasskappen").

Ved utvinning av olje fra brønner er det ikke mulig å trekke ut all olje fra forekomsten en betydelig mengde av den forblir i dypet av jordskorpen. For mer komplett oljeutvinning brukes spesielle teknikker, hvorav flommetoden (kontur, intra-kontur, fokal) er av stor betydning. Oljen i forekomsten er under trykk, som et resultat av at åpningen av forekomsten, spesielt med de første brønnene, er ledsaget av risiko for gass- og oljeshow (svært sjelden, oljeutbrudd).

Flere klassifiseringer av oljefelt og forekomster er foreslått både i Russland og i utlandet. Oljefelt skiller seg fra hverandre i type strukturelle former og betingelser for deres dannelse. Olje- og gassforekomster skiller seg fra hverandre i form av reservoarfeller og i betingelsene for dannelse av oljeansamlinger i dem.

Oljekvaliteter

Innføring av gradering er nødvendig på grunn av forskjellen i oljesammensetning (svovelinnhold, forskjellig innhold av alkangrupper, tilstedeværelse av urenheter) avhengig av felt. Standarden for priser er WTI og Light Sweet oil (for den vestlige halvkule og generelt et referansepunkt for andre typer olje), samt Brent (for markedene i Europa og OPEC-land).

For å forenkle eksporten ble det oppfunnet visse standardkvaliteter av olje, knyttet enten til hovedfeltet eller med en gruppe felt. For Russland er dette tunge uraler og lett olje Siberian Light. I Storbritannia - Brent, i Norge - Statfjord, i Irak - Kirkuk, i USA - Light Sweet og WTI. Det hender ofte at et land produserer to typer olje – lett og tung. For eksempel, i Iran er dette Iran Light og Iran Heavy.

Oljeraffinering

Det første oljeraffinerianlegget ble bygget i Russland i 1745, under Elizaveta Petrovnas regjeringstid, ved Ukhta-oljefeltet. I St. Petersburg og Moskva brukte de stearinlys på den tiden, og i småbyer brukte de splinter. Men selv da brant uslukkelige lamper i mange kirker. De var fylt med fjellolje, som ikke var noe mer enn en blanding av raffinert petroleum og vegetabilsk olje.

På slutten av 1700-tallet ble parafinlampen oppfunnet. Med inntoget av lamper økte etterspørselen etter parafin. Oljeraffinering er fjerning av uønskede komponenter fra petroleumsprodukter som negativt påvirker ytelsesegenskapene til drivstoff og oljer. Kjemisk rensing utføres ved å utsette de fjernede komponentene i produktene som renses for ulike reagenser. Mest på en enkel måte er rensing med 92-96 % svovelsyre eller oleum, brukt til å fjerne umettede og aromatiske hydrokarboner. Fysisk-kjemisk rensing utføres ved bruk av løsemidler som selektivt fjerner uønskede komponenter fra produktet som renses. Ikke-polare løsningsmidler (propan og butan) brukes til å fjerne aromatiske hydrokarboner fra oljeraffineringsrester (tjære) (deasfalteringsprosess). Polare løsningsmidler (fenol, etc.) brukes til å fjerne polysykliske aromatiske karboner med korte sidekjeder, svovel- og nitrogenforbindelser fra oljedestillater. Under adsorpsjonsrensing fjernes umettede hydrokarboner, harpikser, syrer etc. fra petroleumsprodukter. Adsorpsjonsrensing utføres ved å bringe oppvarmet luft i kontakt med adsorbenter eller filtrere produktet gjennom adsorbentkorn. Katalytisk rensing - hydrogenering i milde forhold, brukes til å fjerne svovel- og nitrogenforbindelser.

Påføring av olje.

Råolje brukes praktisk talt ikke direkte (råolje, sammen med nerosin, brukes til sandbeskyttelse - for å sikre sanddynesand fra å bli blåst bort av vinden under bygging av kraftledninger og rørledninger). For å få fra det teknisk verdifulle produkter, hovedsakelig motordrivstoff, løsemidler, råvarer for den kjemiske industrien, behandles det. Olje inntar en ledende plass i den globale drivstoff- og energibalansen: dens andel av det totale energiforbruket er 48 %. I fremtiden vil denne andelen synke på grunn av økende bruk av atomkraft og andre typer energi, samt økende kostnader og synkende produksjon.

På grunn av den raske utviklingen av den kjemiske og petrokjemiske industrien i verden, øker behovet for olje ikke bare for å øke produksjonen av drivstoff og oljer, men også som en kilde til verdifulle råvarer for produksjon av syntetisk gummi og fiber, plast, overflateaktive stoffer, vaskemidler, myknere, tilsetningsstoffer, fargestoffer osv. (mer enn 8 % av verdensproduksjonen). Blant utgangsmaterialene oppnådd fra olje for disse industriene er de mest brukte: parafinhydrokarboner - metan, etan, propan, butaner, pentaner, heksaner, samt høy molekylvekt (10-20 karbonatomer per molekyl); naftenisk; aromatiske hydrokarboner - benzen, toluen, xylener, etylbenzen; olefin og diolefin - etylen, propylen, butadien; acetylen. Olje er unik nettopp på grunn av dens kombinasjon av kvaliteter: høy energitetthet (tretti prosent høyere enn for kull av høyeste kvalitet), olje er lett å transportere (sammenlignet med for eksempel gass eller kull), og til slutt er det enkelt å få mange av de ovennevnte produktene fra olje. Uttømming av oljeressurser, stigende priser og andre årsaker har ført til en intensiv leting etter erstatninger for flytende drivstoff.

Petroleumsprodukter brukes også i paneler solcellepaneler. Solcellepaneler kan hjelpe huseiere og bedrifter med å utnytte fornybar energi som sollys, men de fleste paneler er fortsatt laget av petroleumsharpiks og plastdeler fra solcelleceller. Dette kan snart endre seg ettersom mange selskaper har begynt å utvikle nye bioharpikser og bioplast som kan erstatte petroleumsbaserte batterikomponenter.

Som allerede nevnt produserer Russland Ural-olje, som oppnås ved å blande tung olje med høyt svovelinnhold fra Ural- og Volga-regionen med lett vestsibirsk olje.

Ural er en type olje med høyt svovelinnhold (svovelinnhold ca. 1,3%), som er en blanding av olje produsert i Khanty-Mansiysk autonome okrug og Tatarstan. Hovedprodusentene av Urals svarte gull er Rosneft, Lukoil, Surgutneftegaz, Gazprom Neft oljeselskap, TNK-BP og Tatneft group. Prisen på russisk olje bestemmes ved å diskontere prisen på Brent, siden russisk olje anses å være av lavere kvalitet på grunn av sitt høye svovelinnhold, samt tunge og sykliske hydrokarboner.

Nylig i Den russiske føderasjonen en rekke skritt er tatt for å forbedre kvaliteten på Urals svarte gull ved å eliminere Tatarstan-olje med høyt svovelinnhold (i republikken Tatarstan er det planlagt å bygge nye oljeraffineringsanlegg for å lage bensin fra lokal olje, i stedet for sette den inn i gassrørledningen). Vestsibirsk olje er i seg selv av akseptabel kvalitet. I utlandet er det kjent under merkenavnet Siberian Light.

Urals olje leveres gjennom Novorossiysk og gjennom Druzhba gassrørledningssystem.

Siberian Light er en oljekvalitet (svovelinnhold ca. 0,57%) produsert i Khanty-Mansiysk autonome okrug. Hovedprodusentene av sibirsk lyssvart gull er Rosneft, Lukoil, Surgutneftegaz, Gazprom Neft, TNK-BP.

I varmeforsyningsindustrien har et oljeraffineringsprodukt – fyringsolje – funnet sin anvendelse som brensel for dampkjeler, kjeleanlegg og industriovner. Fyringsolje, et mørkebrunt flytende produkt, er resten etter separasjon av bensin, parafin og gassoljefraksjoner fra olje eller dens sekundære prosessprodukter, kokende opp til 350-360°C.

Fyringsolje har nesten halvannen ganger høyere brennverdi sammenlignet med de beste kullene. Den tar liten plass under forbrenning og produserer ikke faste rester ved forbrenning. Å erstatte fast brensel med fyringsolje ved termiske kraftverk, fabrikker og i jernbane- og vanntransport gir enorme kostnadsbesparelser og bidrar til rask utvikling av nøkkelnæringer og transport.

Konklusjon.

Dermed er olje en ikke-fornybar ressurs. Påviste oljereserver beløper seg (per 2004) til 210 milliarder tonn (1200 milliarder fat), uoppdagede reserver er estimert til 52-260 milliarder tonn (300-1500 milliarder fat). Ved begynnelsen av 1973 ble verdens påviste oljereserver estimert til 100 milliarder tonn (570 milliarder fat). Dermed har påviste reserver vokst i det siste (oljeforbruket vokser også - i løpet av de siste 35 årene har det vokst fra 20 til 30 milliarder fat per år). Siden 1984 har imidlertid det årlige volumet av verdens oljeproduksjon oversteget volumet av utforskede oljereserver.

Verdens oljeproduksjon i 2006 var om lag 3,8 milliarder tonn per år, eller 30 milliarder fat per år. Dermed vil påvist olje med dagens forbruk vare i omtrent 40 år, og uoppdaget olje vil vare i ytterligere 10-50 år.

Til tross for eksistensen av slike prognoser, planlegger den russiske regjeringen å øke oljeproduksjonen til 530 millioner tonn per år innen 2030. Det er også store oljereserver (3400 milliarder fat) i oljesanden i Canada og Venezuela. Med dagens forbruk vil denne oljen vare i 110 år. Foreløpig kan bedrifter ennå ikke produsere mye olje fra oljesand, men de utvikler seg i denne retningen.

Liste over brukt litteratur.

1. http://ru.wikipedia.org – beskrivelse av egenskapene til olje.

2. http://enc.fxeuroclub.ru – beskrivelse av oljeproduksjon.

3. http://omrpublic.iea.org/supplysearch.asp - nøyaktige data om oljeproduksjon.

4. Vinogradov A.P. Galimov E.M. "Karbonisotopi og problemet med opprinnelsen til olje." - "Geokjemi". 1970. Nr. 3

Olje: definisjon og beskrivelse.

Petroleum - naturlig oljeaktig brannfarlig væske, bestående av en kompleks blanding av hydrokarboner og noen andre organiske forbindelser. Fargen på olje er rødbrun, noen ganger nesten svart, men noen ganger er det lett gulgrønn og til og med fargeløs olje; har en spesifikk lukt og er vanlig i sedimentære bergarter på jorden. I dag er olje et av de viktigste mineralene for menneskeheten.

Olje finnes sammen med gasser på dyp fra flere titalls meter til 5-6 km. På dyp større enn 4,5-5 km dominerer imidlertid gass- og gasskondensatavsetninger med en liten mengde lette fraksjoner. Maksimalt antall oljeforekomster ligger på 1-3 km dyp. På grunne dyp og ved naturlige utspring på jordoverflaten omdannes olje til tykk malta, halvfast asfalt og andre formasjoner – for eksempel tjæresand og bitumen.

Opprinnelsen til olje

Oljedannelse er en trinnvis, veldig lang (vanligvis 50-350 millioner år) prosess som starter i levende materie. Det er en rekke stadier:

· Sedimentering - hvor restene av levende organismer faller til bunnen av vannbassenger;

· biokjemisk - prosesser for komprimering, dehydrering og biokjemiske prosesser under forhold med begrenset oksygentilgang;

· protokatagenese - senking av et lag med organiske rester til en dybde på 1,5-2 km, med en langsom økning i temperatur og trykk;

· mesokatagenese eller hovedfasen av oljedannelse (PHP) - senking av et lag med organiske rester til en dybde på 3-4 km, med en temperaturøkning til 150 °C. I dette tilfellet gjennomgår organiske stoffer termokatalytisk ødeleggelse, noe som resulterer i dannelsen av bituminøse stoffer som utgjør hoveddelen av mikroolje. Deretter destilleres oljen av på grunn av trykkfallet og utvandringen av mikroolje til sandete reservoarlag, og gjennom dem til feller;

· apokatagenese av kerogen eller hovedfasen av gassdannelse (MFG) - senking av et lag med organiske rester til en dybde på mer enn 4,5 km, med en temperaturøkning til 180-250 °C. I dette tilfellet mister organisk materiale sitt oljegenererende potensial og realiserer sitt metangenererende potensial.

I.M. Gubkin identifiserte også stadiet for ødeleggelse av oljefelt.

Historien om oljeproduksjon går tilbake til det 6. årtusen f.Kr. Det eldste håndverket er kjent på bredden av Eufrat, i Kerch, i den kinesiske provinsen Sichuan. Den første utvinningsmetoden er innsamling av olje fra overflaten av reservoarer, som ble brukt i Media, Babylonia og Syria før vår tidsregning.

Egenskaper til olje

Fysiske egenskaper

Olje er en væske fra lysebrun (nesten fargeløs) til mørkebrun (nesten svart) i fargen.

Gjennomsnittlig molekylvekt 220-300 g/mol (sjelden 450-470).

Tetthet 0,65-1,05 (vanligvis 0,82-0,95) g/cm³.

Olje hvis tetthet er under 0,83 kalles Enkelt th, 0,831-0,860 - gjennomsnitt, over 0,860 - tung.

Tettheten til olje er, som andre hydrokarboner, svært avhengig av temperatur og trykk. Den inneholder et stort antall forskjellige organiske stoffer og kjennetegnes derfor ikke av sitt kokepunkt, men kokepunktet for flytende hydrokarboner(vanligvis >28 °C, sjelden ≥100 °C ved tungoljer) og fraksjonssammensetning- utbyttet av individuelle fraksjoner destillert først ved atmosfærisk trykk og deretter under vakuum i visse temperaturgrenser, vanligvis opp til 450-500 °C (~ 80 % av prøvevolumet koker bort), sjeldnere 560-580 °C (90-95 %).

Krystallisasjonstemperatur fra -60 til + 30 °C; avhenger hovedsakelig av innholdet i olje parafin(jo mer det er, jo høyere krystalliseringstemperatur) og lette fraksjoner(jo flere det er, jo lavere temperatur).

Viskositet varierer mye (fra 1,98 til 265,90 mm²/s for ulike oljer produsert i Russland), bestemmes fraksjonssammensetning olje og dens temperatur(jo høyere det er og jo større mengde lette fraksjoner, jo lavere er viskositeten), samt innholdet harpiks-asfalten stoffer(jo flere det er, jo høyere viskositet).

Spesifikk varme 1,7-2,1 kJ/(kg∙K).

Spesifikk varme forbrenning (laveste) 43,7-46,2 MJ/kg.

Den dielektriske konstanten 2,0-2,5

Elektrisk ledningsevne [spesifikk] fra til .

Olje er en brennbar væske. Flammepunkt fra -35 til +121 °C (avhengig av fraksjonssammensetningen og innholdet av oppløste gasser i den).

Olje er løselig i organiske løsemidler, under normale forhold er den uløselig i vann, men kan danne stabile emulsjoner med den. I teknologien for å skille vann og salt oppløst i det fra olje, utføres dehydrering og avsalting.

Kjemisk oppbygning

Generell sammensetning

Olje er en blanding av ca. 1000 enkeltstoffer, hvorav de fleste er flytende hydrokarboner (> 500 stoffer eller vanligvis 80-90 vekt%) og heteroatomiske organiske forbindelser (4-5%), hovedsakelig svovel (ca. 250 stoffer), nitrogenholdige ( > 30 stoffer) og oksygen (ca. 85 stoffer), samt organometalliske forbindelser (hovedsakelig vanadium og nikkel). De resterende komponentene er oppløste hydrokarbongasser (C1-C4, fra tideler til 4%), vann (fra spor til 10%), mineralsalter (hovedsakelig klorider, 0,1-4000 mg/l eller mer), løsninger av organiske salter syrer, etc., mekaniske urenheter.

Hydrokarbonsammensetning

Hovedsakelig tilstede i olje parafin(vanligvis 30-35, sjeldnere 40-50 volum%) og naftenisk(25-75%). Mindre - aromatiske forbindelser(10-20, sjeldnere 35%) og med blandet eller hybridstruktur (for eksempel parafin-naftenisk, naftenisk-aromatisk).