Нафта - склад, основні властивості та характеристики

Нафта — це органічний продукт, що утворився внаслідок розпаду організмів та рослин, що існували на планеті мільйони років тому. Професори та вчені стверджують, що тварини та рослини залишалися на дні морів та заток, покривалися шарами відкладень до того, як розпочинався процес розкладання. Анаеробні бактерії впливали на останки, що згодом призвело до утворення нафти та газу.

Освіта палива

Між органічними останками і солями, що розпадаються, у воді і бруді відбувалися хімічні реакції. При цьому реакції могли суттєво відрізнятися у різних точках земної кулі. Це можна пояснити тим, що тварини та рослини бувають різні, та й реакції теж.

Останки продовжували розпадатися, покриваючись дедалі товстішим шаром різних відкладень, що приносилися річковим потоком. Все це тривало протягом мільйонів років. Поступово із залишків формувалися вуглеводні, утворилася корисна копалина. Як тільки шар наростав, підвищувалися тиск та температура, що призводило до прискорення процесу.

Варто розуміти, що під землею не було жодних суцільних нафтових озер. Вуглеводні були змішані із землею та піском, поступово просочуючись із бульбашками газу. Нафта і газ проникали в нетвердий шар пісковиків, як вода просочується в губку. Іноді вони упиралися в щільну породу, якою не могли пройти. Така ситуація називається геологічною «пасткою».

Разом із процесом утворення нафти змінювалася і планета. Центр охолоджувався, масиви земної кори рухалися, утворюючи розломи. Кам'яна сіль проходила через осадові породи, що містили корисну речовину.Ці процеси сприяли утворенню різних типів нафтових «пасток».

Іноді нафта та газ виходили назовні завдяки розламам у непроникних породах. Далі деяка частина продукту випаровувалась в атмосферу, залишки ж утворювали щільні смолоподібні речовини. Таким чином виникали цілі озера бітумів, які потім знаходили люди. Іноді люди самі копали котловани для видобутку та використання бітумів.

Застосування нафти

Незважаючи на те, що історія нафти налічує мільйони років існування, видобувати та застосовувати її в промислових масштабах людство навчилося відносно недавно.

Деякі джерела кажуть, що люди застосовували нафтові продукти багато століть. Нафта і бітум стали відомі ще за давніх часів. Деякі народи використовували їх у лікувальних цілях, інші у релігійних. У працях Геродота та римського інженера Вітрувія згадується бітум. Протягом тисяч років його застосовували як водонепроникний матеріал для будівництва трубопроводів, суден та іншого.

Є історія про те, що бітумом був просмолений ковчег Ноя. Індіанці використовували нафту як лікувальну речовину. В Америці люди знаходили нафтові сліди, що забруднювали воду, збирали їх з поверхні та застосовували як пальне. Застосування нафти здійснювалося й у слов'янських народів. У них вона називалася "ропа", "ропянка". Як можна зрозуміти з короткого опису застосування, інтерес до корисного ресурсу було засновано завдяки його здатності горіти. У такий спосіб утворилася нафта як паливо.

Повноцінним джерелом енергії ресурс став лише у ХІХ столітті. У той час як паливо для освітлення використовувався китовий жир, якого не вистачало. Потрібно було нове енергетичне джерело. У 60-х роках XIX століття у Сполучених штатах Едвін Дрейк вирив першу нафтову свердловину. Є інформація, що першу свердловину таки відкопали 1846 року неподалік Баку. Зробили це на пропозицію інженера Семенова Ф. А.

Поступово нафта стала застосовуватися у великих масштабах. Спочатку був винайдений двигун внутрішнього згоряння, для якого була потрібна бензинова фракція речовини. Далі був розквіт авіації, яка потребувала особливо якісного палива. У 40-х роках минулого сторіччя з'явилося синтетичне виробництво. Нейлон і поліетилен теж почали виготовляти з нафти.

Складові компоненти

Нафта, газ, деякі вугілля та горючі сланці відносять до особливої ​​групи мінеральних утворень, що мають органічне походження. Їх називають горючими копалинами - каустобілітами, що буквально з грецької можна перекласти як «горючий життєвий камінь».

Щоб дізнатися про формулу в хімії, потрібно зрозуміти, що нафта є складною сумішшю вуглеводнів з малим вмістом наступних речовин:

Зовні вона масляниста, чорна, що флюорескує на світлі. Під час горіння виділяє теплову енергію.

Вуглеводні можуть мати різне число атомів вуглецю в молекулах та різні види сполуки з воднем. Залежно від молекулярних структур вуглеводні ділять на прямі сполуки з нерозгалуженими ланцюгами та циклічні. Крім того, вуглеводні відносяться до певних сімейств, точніше, їх лише два — парафіни (у міжнародному співтоваристві вони називаються алкани) та олефіни (алкени).

Вуглеводневі молекули можуть розщеплюватися на дрібні структури або утворювати довші. Молекулярна форма може змінюватися або модифікуватися шляхом приєднання інших атомів.Завдяки цьому вуглеводні вважаються дуже корисним компонентом під час виробництва різних матеріалів.

Як уже говорилося, нафта в різних кінцях землі, і навіть на різній глибині одного і того ж родовища може складатися з різних вуглеводнів та інших речовин. Саме тому її зовнішній вигляд і навіть характеристики можуть помітно відрізнятися – від світлої леткої консистенції до густої чорної олії. Причому деякі типи настільки в'язкі, що їх важко викачують.

Хімічний склад та фізичні властивості

Хімічний склад речовини в основному складають парафіни, нафтени, ароматики та ненасичені вуглеводні разом з домішками: сірки, азоту та кисневмісних сполук. До фізичних властивостей можна віднести:

• Фракційний склад.
• Температура.
• Відносну густину.
• Температуру спалаху та інші.

Речовину, що видобувається зі свердловин, називають сирою. Хоча склад речовини і різниться у різних місцях, п'ять хімічних елементів є у всіх видах: вуглець, водень, кисень, азот, сірка. Найбільше в нафті вуглецю і водню - близько 90% (84-87% першого і 11-14% другого), решта трьох елементів присутні в кількості 5-8%.

Загалом «чорне золото» має понад 500 хімічних сполук. Головний компонент нафти – вуглеводень – може бути у трьох агрегатних станах: рідкому, твердому, газоподібному. Вуглеводневі сполуки ділять на парафінові, нафтенові, ароматичні та змішані.

Зола містить нікель, ванадій, срібло, натрій, мідь, алюміній та інші. Однак золи при спалюванні утворюється зовсім небагато - соті частки відсотка.

Фізичні властивості нафти, що залягає, сильно відрізняються від дегазованих видів.Це відбувається через те, що в пластових умовах високий тиск, чимала температура, а також розчинений газ, якого може бути близько 400 кубічних метрів на 1 м³ нафти.

У нормальних умовах щільність речовини коливається від 700 до 1 тис. кг/м³. За щільністю всі ресурси поділяються на три класи:

• Легкі (до 860 кг/м3).
• Середні – до 900 кг/м³.
• Тяжкі — всі інші.

При визначенні густини зазвичай користуються відносним варіантом. Він є відношенням щільності нафти при температурі 20 градусів за Цельсієм до щільності води при 4 градусах. Середні показники щільності коливаються у проміжку 0,82-0,92.

Є й винятки: дистиляти фракціонування із щільністю 0,76, важкі та густі залишки фракціонування із щільністю вище 1.

Температура застигання та плавлення буває різною. Найчастіше речовини перебувають у рідкому стані, але трапляються випадки, що вони застигають при невеликому охолодженні. Якщо в них багато парафінів, то температура застигання підвищується. Прямо протилежно застигання діють смолисті компоненти.

Важливою технологічною властивістю нафти є в'язкість. Цю властивість враховують при оцінці швидкості фільтрації, при визначенні виду агента, що витісняє, при виборі насоса. Крім того, ця властивість визначає масштаби переміщення нафти та газу. В'язкість буває трьох видів: динамічна, кінематична та відносна.

Оптичні властивості речовини також неоднозначні. Колір вважається одним із найнадійніших способів визначення якості. Склад нафти впливає те що, яким кольором буде речовина: чорним, червонуватим чи світло-жовтим. Самі вуглеводні безбарвні, але смолисто-асфальтенові сполуки немає. Чим їх більше, тим нафту чорніша.

При освітленні «чорне золото» не тільки відображає падаюче світло, а й світиться саме. Це називають люмінесценцією. Наприклад, речовина з Баку світиться синюватим відтінком, а Грозному — зеленуватим.

Нафтові родовища

Нафта і газ найчастіше супроводжують одне одного, тож добувають їх із однієї свердловини. Зазвичай "чорне золото" залягає на глибині 1000-3000 метрів, але трапляються випадки, коли його знаходять майже на поверхні або на глибині більше 5 км.

Найбільші родовища знаходяться в Саудівській Аравії, Казахстані, Росії, США та Ірані. Однак буває так, що деякі країни не мають коштів на купівлю обладнання та продають родовища за копійки.

Не всі поклади нафти вважатимуться родовищами. Наприклад, якщо копалин замало, то бурити свердловину просто невигідно. Зайняті паливом площі можуть коливатися від десятків до сотень кілометрів. Загалом, родовища ділять такі групи:

• Дрібні – менше 10 мільйонів тонн.
• Середні – від 10 до 100 мільйонів тонн.
• Великі – 100 млн – 1 млрд тонн.
• Найбільші – від 1 до 5 млрд.
• Супергігантські – понад 5 млрд тонн.

У Росії є понад 20 точок, де видобувають нафту. Щорічно їхня кількість збільшується, проте останнім часом не такими великими темпами, як раніше. Більшість свердловин знаходиться в арктичних морях. Звичайно, через природні умови видобуток не може.

Найбільшим родовищем у нашій країні є Уренгойське. За розмірами воно знаходиться на другому місці у світі. Природного газу тут близько 10 трлн м³, нафти трохи менше. Знаходиться воно в Ямало-Ненецькому автономному окрузі. Назвали його на честь невеликого селища поблизу. Відкрили його у 1966 році.

Варто згадати і Находкінське родовище, відкрите в 1976 році і має великі запаси газу та нафти. Незважаючи на те, що про нього дізналися ще за радянських часів, добувати «чорне золото» почали лише 2004 року.

У Башкирії місто Туймази має однойменне родовище, відкрите ще до війни. Нафта тут залягає на глибині всього 1-2 км. Вперше добувати її почали 1944 року і досі продовжують це робити. Завдяки передовим методам видобутку нафтовикам вдалося видобути на 40-50% більше нафти, ніж передбачалося.

Чималі запаси корисних копалин є й у Іркутській області, у тайзі. Спочатку тут виявили природний газ та рідкий газовий конденсат, але потім знайшли нафту. Здійснюється видобуток також у Красноярському краї, на Ванкорському родовищі. Його важко назвати чисто нафтовим, оскільки тут переважають запаси газу. Всі перелічені родовища роблять Росію одним із лідерів із запасів та видобутку нафти.

Підбиваючи підсумки, можна сказати, що нафту є унікальним ресурсом навколишньої природи і має велике значення для всього людства.

Схожі записи: