Технология нефтегазопереработки и нефтехимического синтеза Лекция 1: Основные природные источники углеводородного сырья и их состав. Запасы сырья, особенности залегания. Разведка, добыча и транспортировка нефти. 1. 1. Введение 1. 2 Классификация, свойства и происхождение нефти. 1. 3. Типы залежей нефти. 1. 4. Способы разведки и добычи. 1. 5. Первичная подготовка нефти на промыслах и подготовка к перекачке.
1. 2. Классификация, свойства и происхождение нефтей. Нафтиды - собственно нефть и ее естественные производные (озокериты, асфальт и т. д. ), а также сопутствующие углеводородные газы - относятся к числу горючих ископаемых (каустобелитов). Нефть в недрах земли обычно сопровождается газами и водой и залегает в так называемых коллекторах - горных породах, способных вмещать флюиды. Это осадочные породы - пески, алевролиты, песчаники, некоторые глины, известняки, доломиты. Они характеризуются пористостью и проницаемостью. Естественные хранилища нефти и газа образуют резервуары, в которых нефть и газ стремятся занять верхнее положение, оттеснив вниз воду, имеющую большую плотность.
1. 2. 1. Современные принципы классификации нефтей. Нефть представляет собой исключительно сложный природный объект, Трудности создания научно-обоснованной и однозначной классификации обусловлены целым рядом причин: • Сложностью и разнообразием химического состава нефти • Недостаточностью наших знаний о составе нефти и факторах, влияющих на процессы ее образования • Необходимостью выбора минимального количества классификационных параметров с максимальной информативностью 1. 2. 1. 1. Химический состав нефти А. Элементный состав нефти – основные компоненты: Углерод (С) : 78 -86% вес. Водород (Н) : 10 -14% вес. Сера (S) : от 0, 001 до 6 -(8 -14)% вес. Кислород (О) : от 0, 05 до 3, 6% вес. Азот (N) : от 0, 02 до 1, 7% вес. Другие элементы : от 0 до 1, 0%
В. Вещественный состав нефти – главные гомологические ряды: Углеводороды Алканы Циклоалканы Моноциклические Полициклические Арены Моноциклические Полициклические Циклоалканы-арены Серусодержащие соединения Насыщенные Ациклические Циклические Тиофеновые Тиофено-циклоалкально-ареновые Азотсодержащие соединения Насыщенные ациклические Гетероциклические (пиридины и хинолины) Циклоалкано-ареновые Карбоновые кислоты Ациклические Циклоалкано-ареновые Cn. H 2 n+2 Cn. H 2 n
1. 2. 2. СВОЙСТВА НЕФТИ 1. 2. 2. 1. Плотность большинства нефтей колеблется в интервале от 0. 820 до 0. 900 т/м 3, хотя известны нефти с более высокой плотностью: ярегская (0. 945); серноводская (0. 916), мексиканская нефть месторождения Какалино (0. 972), кубинская нефть месторождения Харуко (0. 977); венесуэльская нефть месторождения Боскан (0. 991). В нашей стране и за рубежом добываются также нефти, содержащие много светлых нефтепродуктов и характеризующиеся низкой плотностью: кулсаринсткая (0. 783), марковская (0. 775), американская месторождения Хидли (0. 775). 1. 2. 2. 2. Вязкость Для характеристики нефтей и нефтепродуктов применяются показатели динамической, кинематической и условной вязкости. Вязкость зависит от химического и фракционного состава. Кинематическая вязкость для большинства нефтей при 20 С ( 20) колеблется от 4 до 40 мм 2/сек, хотя известны и гораздо более вязкие нефти - мартышинская ( 20=105. 7 мм 2/с) и ярегская ( 20=786. 3 мм 2/с), а из зарубежных – венесуэльская Бачекеро и Лагунильяс ( 20=200 мм 2/с), мексиканская Наранхос ( 20=178 мм 2/с) и др. В тех случаях, когда нефть и нефтепродукты образуют дисперсные системы, течение жидкости перестает быть пропорциональным приложенной нагрузке, т. е. не подчиняется закону Ньютона. Вязкость таких систем носит название структурной. Для разрушения структуры требуется определенное усилие, которое называется пределом упругости.
1. 2. 2. 3. Молекулярная масса нефти и нефтепродуктов зависит от соотношения отдельных углеводородов и фракций. Средняя масса большинства нефтей равна 200 – 300. Исключение составляет уже упоминавшаяся ярегская нефть (М=452), тантарская в Эмбенском районе (М=384), айяунская в Западной Сибири (М=470). 1. 2. 3. КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТИ Можно выделить три типа классификации нефти: 1) Химические 2) Геохимические (генетические) 3) Технологические (промышленные, товарные) 1) Химические классификации Основываются на различиях химического состава нефтей и их отдельных фракций. Играют как самостоятельную роль, так и являются частью или основой геохимических и технологических классификаций.
1 А. Показатель плотности нефти и содержание серы. Очень легкие (0), Легкие (1), средние (2), тяжелые (3) и очень тяжелые (4) 0 – весьма низкая плотность ( 20 0, 80) 1 – низкая плотность (0, 80 < 20 0, 84) 2 – средняя плотность (0, 84 < 20 0, 88) 3 – высокая плотность (0, 88 < 20 0, 92) 4 – весьма высокая плотность ( 20 > 0, 92) Малосернистые, средней сернистости, сернистые, высокосернистые 0 – (0 S 0, 5% вес. ) 1 – (0, 5 < S 1, 0% вес. ) 2 – (1, 0 < S 3, 0% вес. ) 3 – (S > 3, 0% вес. ) 1 В. Характеристика структуры углеводородного состава Отношение алканов к циклоалканам (М/Н) Отношение аренов к циклоалканоам (А/Н). 2) Геохимические (генетические) классификации Рассматривают нефти с позиций их геолого-геохимической истории, фундаментом служит теория нефтеобразования.
3) Технологические (промышленные, товарные) классификации В основе лежат показатели, характеризующие нефть как сырье для производства определенных нефтепродуктов. Главное назначение технологической классификации – выбор рациональной схемы переработки данной нефти и прогнозирование качества получаемых продуктов. Российская классификация нефти: Три класса нефти (I, III) – по содержанию серы как в самой нефти, так и в светлых нефтепродуктах; Три типа нефти (Т 1, Т 2, Т 3) – по выходу фракций, перегоняющихся до 350 С; Четыре группы (М 1, М 2, М 3, М 4) – по потенциальному выходу базовых масел; Две подгруппы (И 1, И 2) – по индексу вязкости базовых масел; Три вида (П 1, П 2, П 3) – по содержанию парафина в нефти. Данная нефть характеризуется шифром, состоящим последовательно из обозначения класса, типа, группы, подгруппы и вида.
1. 3. Типы залежей нефти. 1. 3. 1. Особенности залегания нефти. Нефть в недрах земли обычно сопровождается газами и водой и залегает в так называемых коллекторах - горных породах, способных вмещать флюиды. Это осадочные породы - пески, алевролиты, песчаники, некоторые глины, известняки. Естественные хранилища нефти и газа образуют резервуары, в которых нефть и газ стремятся занять верхнее положение, оттеснив вниз воду, имеющую большую плотность. В результате движения по пористым пластам и при вертикальной миграции под влиянием гравитационного и тектонического факторов нефть и газ скапливаются в таких участках пористых горных пород, откуда их дальнейшая миграция невозможна или сильно затруднена - в ловушках. Различают три типа ловушек: замкнутые (1), полузамкнутые (2) и незамкнутые (3). Скопления нефти и газа в ловушках имеют объем от нескольких миллиметров до десятков миллиардов кубических метров. Если масса нефти и газа в ловушке составляет несколько тысяч тонн и более, то такое скопление называется залежью. Залежи располагаются на глубине до 6 -7 км, однако на глубине 4 -5 км нефтяные залежи обычно сменяются газовыми и газоконденсатными. Наибольшее число залежей нефти обнаруживается на глубине 1 -3 км. В составе месторождения нефти, т. е. такого ее скопления, которое по количеству, качеству и условиям залегания пригодно для промышленного использования имеется обычно одна или несколько залежей.
Скопления нефти и газа разделяются на локальные и региональные (Бакиров). Залежь – скопление нефти и газа в той части природного резервуара, которая характеризуется равновесием сложной совокупности сил. Месторождение – ансамбль залежей нефти и газа в пределах одной ограниченной по размерам площади, характеризующейся определенной структурой. 1. 3. 2. Мировые запасы нефти и газа. Основные нефтегазоносные районы. Мировые разведанные запасы нефти оцениваются в 90 -95 млрд. т, а прогнозируемые – в 250 -270 млрд. т (по ряду оценок, прогнозные запасы превышают 500 млрд. т). Наиболее крупные месторождения нефти расположены в арабских странах Ближнего и Среднего Востока, Иране, Индонезии, Северной и Южной Америке. На территории России месторождения нефти имеются в Западной Сибири, районах Поволжья, Урала, Северного Кавказа, Коми АССР. В Таблицах 1. 1 и 1. 2 приводится перечень отечественных и зарубежных нефтяных месторождений. Промышленная добыча нефти из земных недр началась в XIX веке. Особенно быстрыми темпами она росла в 1950 -1975 гг. , однако затем темпы роста заметно снизились.
Динамика объемов нефтедобычи представлена в Таблице 1. 3. СССР занимал первое место в мире по объему добычи нефти в 1985 году. Сейчас картина несколько иная. Разведанные мировые запасы природного газа превышают 60 трлн. м 3. , а прогнозные запасы составляют 200 трлн. м 3 крупнейших месторождений газа. Перечень крупнейших месторождений газа приводится в таблице 1. 4. Ежегодная добыча газа во всем мире превышает 1, 5 трлн. м 3. Данные о динамике добычи природного газа содержится в таблице 1. 5. Советский Союз занимал первое место в мире по объему добычи природного газа.
1. 4. Способы разведки и добычи нефти.
1. 5. Первичная обработка нефти на промыслах перед транспортировкой. Нефть, поступающая из скважин под давлением представляет собой многофазную систему. Она состоит из собственно нефти, содержит высокоминерализированную пластовую воду, растворенные в нефти попутные и нефтяные газы и легкие фракции нефти. Для транспортировки нефти по трубопроводам или в железнодорожных цистернах нефть должны быть освобождена от попутных нефтяных газов и воды. Наличие примесей этих веществ приводит к ухудшению работы насосного оборудования и к возможности замерзания воды при низкой температуре окружающей среды. Для освобождения исходной нефти от воды и газа используют чаще всего аппараты, называемые Heater-Treater (аппараты тепловой обработки) принцип их действия основан на том, что при нагревании нефти растворенный в ней газ десорбируется и отделяется от жидкой фазы. Проходя специальные каплеотбойники попутный нефтяной газ поступает на газосборные станции. Часть отделенного от нефти газа используется для сжигания в жаровых трубах аппаратов. При нагревании жидкой двухфазной системы «нефтьминерализованная пластовая вода» плотность нефти уменьшается сильнее, чем плотность минерализованной воды. В результате происходит более интенсивное разделение эмульсии на тяжелую и легкую фракции. Тяжелая фракция, представляющая собой минерализованную воду, выводится из нижней части аппарата. Эта вода либо закачивается снова в пласт для поддержания давления в пласте, либо используется для приготовления бурового раствора, используемого для вымывания твердой породы при бурении скважин. На рис. 3 показана схематическое устройство аппарата. Heater-Treater.
Рис. 3. Схематическое устройство аппарата Heater-Treater для подготовки нефти к транспортировке. 1 –Слой минерализованной воды; 2 - зона нагрева исходной нефти 3 - жаровая труба с топкой; 4 - привод очищающих скребков 5 –скребки; 6 - гофрированная насадка для улучшения разделения фаз
Скачать презентацию Технология нефтегазопереработки и нефтехимического синтеза Лекция 1 Основные
Лекция_01_Pres.ppt