Происхождение нефти и ее свойства

Нефть — это комплекс сложных углеводородов природного происхождения в жидком агрегатном состоянии. Распространено мнение, что нефть имеет черный цвет, однако все ее физические характеристики напрямую зависят от состава. Даже в пределах одной зоны может добываться как очень густая, практически черная нефть, так и водянистая жидкость с едва заметным фиолетовым отливом.

Неоднородным составом объясняется высокая вариативность в ценах на нефть. Больше всего на международном рынке ценится нефть марки Brent, а также эталонные смеси вида Dubai Crude. Нефть этих марок имеет оптимальный состав и плотность при минимальном содержании посторонних примесей. Марки Urals, Siberian Light, добыча которых ведется в России, ценятся несколько ниже из-за меньшего содержания полезных углеводородов и необходимости проводить дополнительную очистку.

На текущий момент нефть считается главным полезным ископаемым, по объему добычи она уступает только природному газу. Нефть используется практически во всех областях промышленности:

  • топливная энергетика;
  • химическая промышленность;
  • медицина;
  • пищевая промышленность;
  • строительство.

Надо отметить, что в чистом виде нефть используется крайне редко — основными потребителями сырой нефти являются производители топлива. Остальные сферы применения нефти требуют ее поэтапной очистки, в результате которого нефть разделяется на фракции, пригодные к использованию в различных целях.

Открытие нефти

Нефть использовалась людьми задолго до того, как обрела славу «черного золота». Жители древнего Вавилона добывали природные битумы со знаменитого асфальтового озера и использовали их в качестве строительного клея. Это озеро до сих пор действует и используется жителями близлежащих деревень, хотя объемы добычи, конечно, значительно снизились.

Открытые источники нефти служили источником природного асфальта, битума и жидкой нефти для жителей Индии и Древнего Египта. Там они использовались для отапливания помещений, при строительстве пирамид, а также в медицинских целях.

Современная история нефти началась лишь в середине 19 века, в 1853 году. Тогда польскому химику Игнатию Лукасевичу впервые удалось провести безопасную и эффективную дистилляцию нефти на различные фракции. Спустя три года был открыт первый в мире завод по перегонке нефти — там проводился синтез чистого керосина, который шел на нужды промышленности всей Европы.

Первая достоверно зафиксированная скважина глубиной чуть более 20 метров была пробурена в Пенсильвании, США. Приток нефти был столь велик, что показатели прибыльности этой скважины превысили все возможные прогнозы. Новости об открытии столь обширного месторождения нефти разлетелась по всему миру, послужив толчком для роста нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности.

 10534060953_1acf0edaa9_z

Растущий спрос на высокоэффективное топливо еще больше увеличил потребность в расширении нефтедобычи. Повсеместно велась разработка новых способов бурения, проводились разведочные мероприятия по поиску нефти низкого уровня залегания. В России первая скважина была открыта 3 февраля 1866 года, на Кудакинском промысле в Кубанской области. Эта дата считается моментом зарождения российской нефтепромышленности.

Химический состав и физические свойства нефти

Химию нефти можно вынести в отдельную область науки — настолько сложен и разнообразен ее состав. Исследователями было выделено свыше тысячи отдельных соединений, составляющих единый химический комплекс нефти. Распределение веществ по их процентному содержанию примерно следующее:

  • тяжелые жидкие углеводороды — от 70 до 90% по массе;
  • простые органические соединения — от 5% до 10% по массе;
  • растворенные газы;
  • минеральные соли;
  • органические кислоты.

Жидкие углеводороды представлены в основном нафтенами, парафинами, различными ароматическими и смешанными соединениями.

Простые органические соединения — это сернистые, азотистые и кислородные соединения, а также незначительное количество сложных металлорганических молекул. Самый типичный представитель этого химического ряда — сероводород. Его содержание по массе относительно не велико, однако даже микроскопические количества сероводорода вынуждают проводить сложную очистку сырой нефти.

Среди остальных веществ, которые входят в состав нефти, можно выделить растворенные газы — метан, этан и небольшие количества тяжелых изомеров. Специфический запах нефти придают меркаптаны, индолы, тиофены и некоторые другие продукты органического белкового распада.

Основные физические свойства нефти и ее экономическая ценность определяется именно жидкими углеводородами. Нефть — крайне горючая жидкость, которая воспламеняется даже при низких (до -400С) температурах. Растворенные горючие газы и сероводород еще более повышают опасность работы с этим полезным ископаемым, чем и обуславливается относительно высокая стоимость нефти даже в условиях международного кризиса.

Крайне неоднородный состав затрудняет общий анализ нефти — обычно проводится примерное исследование, где за результаты принимаются усредненные показатели. Современные стандарты предусматривают следующие физико-химические характеристики нефти:

  • средняя плотность;
  • вязкость;
  • температура вспышки;
  • удельная энергетическая теплоемкость.

Как было отмечено ранее, плотность и теплоемкость — основные экономические показатели нефти. Они зависят от содержания и распределения по массе тяжелых углеводородов, в соответствии с которыми нефть принято разделять на три типа:

  • тяжелая — плотность свыше 1,05 г/см3, сложные тяжелые углеводороды;
  • средняя — плотность в пределах 0,87 г/см3, простые тяжелые углеводороды;
  • легкая — плотность ниже 0,83 г/см3, легкие углеводороды;

В отдельную категорию вынесены твердые фракции нефти: природные битумы и асфальты.

Надо учитывать, что вышеприведенные показатели характерны для нормальных атмосферных условий. Обычно нефть залегает на глубинах от километра и глубже, где высокое давление значительно повышает ее плотность. Именно поэтому классификация нефти возможна только после взятия образца непосредственно на предполагаемом месте добычи.

Геология и теория происхождения нефти

Вплоть до конца 19 века среди геологов преобладало мнение о низком залегании нефти. Предполагалось, что нефтяные залежи равномерно распределяются в пористых горных породах на глубине от 10 до 100 метров. В начале 20 века были открыты первые глубокие месторождения нефти, а еще спустя пару лет было установлено, что нефть практически не зависит от типа породы. Были открыты первые сланцевые залежи нефти, а также месторождения купольного типа. Сегодня известно, что основными аккумуляторами природной нефти, из которых ее добыча экономически обоснована, служат:

  • известняки;
  • песчаные породы;
  • пористые образования любых типов;
  • глинистые полости.

При этом самые богатые месторождения залегают на глубинах от 3 до 4 километров, и заключены в естественные резервуары.

Если геология нефти и ее добычи изучена достаточно хорошо, то вопрос о ее изначальном происхождении все еще открыт. Ученые выдвигают различные теории образования природной нефти. Из них наибольшей доказательной базой обладает бриогенная теория органического происхождения.

Согласно положениям бриогенной теории, процесс образования нефти начался сразу после так называемой кислородной катастрофы. Тогда погибли миллиарды миллиардов древних микроскопических существ. Их останки осаждались на дно мирового океана, образуя слои биологического материала. Со временем, эти биологические (бриогенные) слои погружались все глубже, покрываясь сверху почвой или песком.

Возрастающее давление при отсутствии свободного кислорода послужило катализатором для образования сотен типов углеводородов. Легкие соединения — метан, этан и их изомеры, просачивались сквозь пористые породы, образовывая месторождения природного газа. Более тяжелые молекулы постепенно сливались в единый молекулярный комплекс, образовывая однородную жидкость — нефть.

Физические характеристики нефти позволяют ей не смешиваться с водой и окружающей почвой. Проникновение нефти в более глубокие слои земных недр обычно ограничивается непроницаемыми пластами — именно так и образуются месторождения нефти.

Сторонники бриогенной теории полагают, что образование нефти имеет непрерывный процесс, однако доказательств этому пока не найдено. Поэтому нефть считается невосполнимым ресурсом, что обуславливает необходимость поиска альтернативных источников энергии.

43 0

Комментарии

avatar
wpDiscuz