Нефтепромыслы

1.1.1. Общая характеристика нефти

В составе нефти выделяют углеводородную, асфальтосмолистую и золь­ную составные части, а также порфирины и серу.

Углеводороды, содержащиеся в нефти, подразделяют на три основные группы: метановые, нафтеновые и ароматические. Метановые (парафи­новые) углеводороды химически наиболее устойчивы, а ароматические -наименее устойчивы (в них минимальное содержание водорода). При этом ароматические углеводороды являются наиболее токсичными ком­понентами нефти.

Асфальтосмолистая составная нефти частично растворима в бензине: растворяемая часть - это асфальтены, нерастворяемая - смолы.

Порфирины - это азотистые соединения органического происхожде­ния, они разрушаются при температуре 200-250°С.

Сера присутствует в составе нефти либо в свободном состоянии, либо в виде соединений сероводородов и меркаптанов.

Зольная часть нефти - это остаток, получаемый при ее сжигании, состоящий из различных минеральных соединений [72].

Нефть, получаемую непосредственно из скважин, называют сырой. При выходе из нефтяного пласта нефть содержит частицы горных пород, воду, а также растворенные в ней соли и газы. Эти примеси вызывают коррозию оборудования и серьезные затруднения при транс­портировке и переработке нефтяного сырья. Поэтому для доставки нефти в отдаленные от мест добычи пункты погрузки или на нефте­перерабатывающие заводы необходима ее промышленная обработка: из нее удаляется вода, механические примеси, соли и твердые углеводо­роды, выделяется газ. Газ и наиболее легкие углеводороды необходимо выделять из состава нефти, т.к. они являются ценными продуктами, и могут быть утеряны при ее хранении. Кроме того, наличие легких газов при транспортировке нефти по трубопроводу может привести к обра­зованию газовых мешков на возвышенных участках трассы.

Одним из возможных пунктов доставки очищенной нефти являются нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ,), где в процессе переработки из нее получают различные виды нефтепродуктов. Качество, как сырой нефти, так и нефтепродуктов, получаемых из нее, определяется ее соста­вом: именно он определяет направление переработки нефти и влияет на конечные продукты.

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

Важнейшими характеристиками сырой нефти являются: плотность, содержание серы, фракционный состав, а также вязкость и содержание воды, хлористых солей и механических примесей.

Одно из главных свойств непереработанной нефти - это ее плотность, которая зависит от содержания тяжелых углеводородов, таких как пара­фины и смолы. Для ее выражения используется как относительная плот­ность, выраженная в г/см , так и плотность, выраженная в единицах Американского института нефти (American Petroleum Institute - API), измеряемая в градусах (таблица 2).

Относительная плотность = масса соединения/масса воды. API = = (141,5/ относительная плотность) - 131,5.

Таблица 2 Относительная плотность различных сортов нефти

По плотности можно ориентировочно судить об углеводородном со­ставе нефти и нефтепродуктов, поскольку ее значение для углеводоро­дов различных групп различно. Более высокая плотность указывает на большее содержание ароматических углеводородов, а более низкая - на большее содержание парафиновых углеводородов. Углеводороды нафте­новой группы занимают промежуточное положение. Таким образом, величина плотности до известной степени будет характеризовать не только химический состав и происхождение продукта, но и его каче­ство. При характеристике плотности отдельных фракций нефти следу­ет, прежде всего, отметить возрастание плотности с увеличением тем­пературы кипения. Наиболее качественными и ценными являются лег­кие сорта нефти (российская Siberian Light). Чем меньше плотность нефти, тем легче процесс ее переработки и выше качество получаемых из нее нефтепродуктов.

По содержанию серы нефть в Европе и России подразделяют на мало­сернистую (до 0,5%), сернистую (0,51-2%) и высокосернистую (более 2%). Соединения серы в составе нефти, как правило, являются вредной приме­сью. Они токсичны, имеют неприятный запах, способствуют отложению смол, в соединениях с водой вызывают интенсивную коррозию металла. Особенно в этом отношении опасны сероводород и меркаптаны. Они об­ладают высокой коррозийной способностью, разрушают цветные металлы и железо. Поэтому их присутствие в товарной нефти недопустимо.

Глава 1. Источники разливов нефти на суше и во внутренних водоемах России

Нефть является смесью нескольких тысяч химических соединений, большинство из которых - комбинация атомов углерода и водорода -углеводороды; каждое из этих соединений характеризуется собственной температурой кипения, что является важнейшим физическим свойством нефти, широко используемым в нефтеперерабатывающей промышлен­ности. На каждой из стадий кипения нефти испаряются определенные соединения. Соединения, испаряющиеся в заданном промежутке темпе­ратуры, называются фракциями, а температуры начала и конца кипе­ния - границами кипения фракции или пределами выкипания.

Фракции, выкипающие до 350°С, называют светлыми дистиллятами. Фракция, выкипающая выше 350°С, является остатком после отбора свет­лых дистиллятов и называется мазутом. Мазут и полученные из него фракции - темные. Названия фракциям присваиваются в зависимости от направления их дальнейшего использования.

Фракции, которые содержит нефть, приведены в таблице 3.

Таблица 3 Фракции, которые содержит нефть

Различные нефти сильно отличаются по составу. В легкой нефти обыч­но больше бензина, нафты и керосина, в тяжелых - газойля и мазута. Наиболее распространены нефти с содержанием бензина 20-30% [72].

При добыче и переработке нефть дважды смешивается с водой: при вы­ходе с большой скоростью из скважины вместе с сопутствующей ей пласто­вой водой и в процессе обессоливания, т.е. промывки пресной водой для удаления хлористых солей. В нефти и нефтепродуктах вода может содер­жаться как в виде простой взвеси, тогда она легко отстаивается при хране­нии, так и в виде стойкой эмульсии, тогда приходится прибегать к специ­альным методам обезвоживания. Присутствие воды в нефти, особенно с растворенными в ней хлористыми солями, осложняет переработку нефти.

Присутствие механических примесей в нефти объясняется условиями ее залегания и способами добычи. Механические примеси состоят из ча­стиц песка, глины и других твердых пород, которые, оседая на поверхно­сти воды, способствуют образованию нефтяной эмульсии. В отстойни-

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

ках, резервуарах и трубах при подогреве нефти часть механических при­месей оседает на дне и стенках, образуя слой грязи и твердого осадка. При этом уменьшается производительность оборудования, а при отло­жении осадка на стенках труб уменьшается их теплопроводность. Мас­совая доля механических примесей до 0,005% включительно оценивает­ся как их отсутствие.

Вязкость определяется структурой углеводородов, составляющих нефть, т.е. их природой и соотношением. Она характеризует возможность рас­пыления и перекачивания нефти и нефтепродуктов: чем ниже вязкость жидкости, тем легче осуществлять ее транспортировку по трубопрово­дам, производить ее переработку. Особенно важна эта характеристика для определения качества масляных фракций, получаемых при перера­ботке нефти и качества стандартных смазочных масел. Чем больше вяз­кость нефтяных фракций, тем больше температура их выкипания.

Таким образом, наибольшей ценностью обладает легкая нефть с низ­ким содержанием серы, воды, солей и механических примесей, а также с низкой вязкостью.