На этой странице:

ПРЕДИСЛОВИЕ

«Сжигать нефть - всё равно, что топить ассигнациями» Д. И. Менделеев

Нефть и газ занимают особое место среди природных полезных ископаемых. Потребность в нефти, нефтепродуктах, газе растет, причем не только для топливных нужд, но и, в первую очередь, для развития сырьевой базы химической промышленности. Д. И. Менделеев говорил: «Сжигать нефть - всё равно, что топить ассигнациями», эти же слова все более актуальными становятся и для природного газа.

Для грамотного использования природных источников углеводородов необходимо знать их состав и свойства. В настоящем учебном пособии рассмотрены вопросы состава нефти и природного газа, структуры соединений нефти и газа, приведены их физико-химические свойства. Дана классификация нефтей и природного газа в зависимости от входящих в их состав элементов и классов органических соединений.

В предлагаемой работе изложены теоретические аспекты наиболее широко распространенных на нефтегазодобывающих предприятиях методов анализа контроля качества нефти, даны методики проведения экспериментов и методики обработки экспериментальных данных. Для каждой лабораторной работы приведен перечень теоретических вопросов для сдачи коллоквиумов и отчетов.

Настоящее пособие способствует формированию у студентов культуры мышления, способности к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, умения изучать научно-техническую информацию, навыков и готовности к работе в команде и других профессиональных компетенций.

ВВЕДЕНИЕ

Нефть и газ - важнейшие источники углеводородов (УВ) (рис. 1). Нефть является самым важным источником энергии в мире, на ее долю приходится 33,1 % мирового энергопотребления.

Южная и

Америка

0 нефть

Рис. 1. Запасы нефти и газа в мире, %

По состоянию на 1 января 2014 года чуть меньше 80 % доказанных запасов нефти приходится на восемь стран. Мировым лидером по доказанным запасам является Венесуэла. 47,9 % доказанных запасов нефти приходится на страны Ближнего Востока (табл. 1). Необходимо отметить, что доказанные запасы, принятые в международной классификации, не отражают в целом запасы нефти, которые можно извлечь в длительной перспективе. Доказанные запасы сырой нефти -это оценочное количество нефти, которое по геологическим и инженерным данным может быть извлечено в ближайшем будущем из уже известных залежей, принимая во внимание существующие технологии и текущую экономическую ситуацию. Это только часть более общей ресурсной базы.

Если по запасам нефти Россия находится на восьмом месте, то по добыче она на втором - после Саудовской Аравии (табл. 2).

Таблица 1

Мировые запасы нефти по странам (на 01.01.2014), млрд, баррелей

Страна

Запасы нефти

В процентах от мировых запасов

Венесуэла*

298,3

17,7

Саудовская Аравия

265,9

15,8

Канада**

174,3

10,3

Иран

157,0

9,3

Ирак

150,0

8,9

Кувейт

101,5

6,0

ОАЭ

97,8

5,8

Россия

93,0

5,5

Ливия

48,5

2,9

Нигерия

37,1

2,2

США

44,2

2,6

Казахстан

30,0

1,8

Катар

25,1

1,5

Китай

18,1

1,1

Бразилия

15,6

0,9

Все остальные

131,5

7,8

Примечание: * в том числе 220,5 млрд. барр. тяжелой нефти пояса реки Ориноко; ** в том числе 167,8 млрд. барр. нефти канадских нефтяных песков.

Источник: BP Statistical Review of World Energy 2014

Важные нефтегазоносные области окружают Мексиканский залив и продолжаются в его подводную часть. Они включают богатые месторождения Техаса и Луизианы, Мексики, о. Тринидад, побережья и внутренних районов Венесуэлы. Крупные нефтегазоносные области располагаются в обрамлении Черного, Каспийского и Красного морей и Персидского залива. Эти районы включают богатые месторождения Саудовской Аравии, Ирана, Ирака, Кувейта, Катара и Объединенных Арабских Эмиратов, а также Баку, Туркмении и западного Казахстана. Нефтяные месторождения островов Борнео, Суматра и Ява составляют основные зоны полезных ископаемых Индонезии. Открытие в 1947 г. нефтяных месторождений в Западной Канаде и в 1951 г. в Северной Дакоте положило начало освоения новых важных нефтегазоносных провинций Северной Америки. В 1968 г. были открыты крупнейшие месторождения у северного побережья Аляски. В начале 1970-х г.г. крупные нефтяные месторождения были обнаружены в Северном море у берегов Шотландии, Нидерландов и Норвегии. Небольшие нефтяные месторождения имеются на побережьях большинства морей и в отложениях древних озер.

Таблица 2

Добыча нефти крупнейшими нефтедобывающими странами, млн. т

Страна

2011

2012

2013

В процентах от мировой добычи

Саудовская Аравия

526,0

549,8

542,3

13,1

Россия

518,5

526,2

531,4

12,9

США

345,7

394,1

446,2

10,8

Китай

202,9

207,5

208,1

5,0

Канада

169,8

182,6

193,0

4,7

Иран

208,2

177,1

166,1

4,0

Мексика

144,5

143,9

141,8

3,4

Венесуэла

141,5

136,6

135,1

3,3

Источник: BP Statistical Review of World Energy 2014

Лицо нефтяной индустрии определяют крупные нефтяные компании. Эти гигантские по своим масштабам организации занимаются всем от поиска и разведки нефтяных месторождений до продажи нефтепродуктов конечному потребителю (табл. 3).

Природный газ широко распространен в мире, главным образом, как попутный нефтяной газ. Огромными запасами природного газа обладают Россия (Уренгойское месторождение), Иран, большинство стран Персидского залива, США, Канада (табл. 4). Из европейских стран стоит отметить Норвегию, Нидерланды. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеют Туркмения, Азербайджан, Узбекистан, а также Казахстан (Карачаганакское месторождение). Большие перспективы открытия потенциально значительных месторождений дают поисково-разведочные работы в море, особенно у побережья Африки, Азии, Южной Америки, в Северном и Каспийском морях.

Таблица 3

Крупнейшие нефтегазодобывающие компании мира

Нефтегазодобывающая компания

Страна

Капитализация, млрд. долл.

ExxonMobil

США

403,733

PetroChina

Китай

254,619

Chevron

США

230,831

Royal Dutch Shell

Великобритания

209,000

BP

Великобритания

133,903

Total

Франция

113,485

Petrobras

Бразилия

113,177

Sinopec

Китай

106,736

Газпром

Россия

101,421

CNOOC

Гонконг

85,811

Источник: FT Global 500 2013

Таблица 4

Запасы газа в мире

Страна

Запасы газа, трлн, м3

Россия

47,8

Иран

26,6

Катар

25,8

Саудовская Аравия

6,6

ОАЭ

5,9

США

5,4

Нигерия

5,0

Алжир

4,6

Венесуэла

4,3

Ирак

3,1

Мир в целом

171,8

Разведанные запасы газа в России (свободный газ и газовые «шапки») составляют примерно 48 трлн м3. Из общего объема разведанных запасов на Западную Сибирь приходится 36,2 трлн м3 (77,7 %), на шельф северных морей - 3,2 трлн м3 (6,8 %), на Восточную Сибирь и Дальний Восток - 2,8 трлн м3 (6 %).

Природный (нефтяной) газ широко используют как дешевое топливо с высокой теплотворной способностью (при сжигании 1 м3 выделяется до 54400 кДж). В промышленности газ применяется при выплавке металлов и стекла, производстве извести и цемента, приготовлении хлеба и другой пищи и во многих других случаях. Он используется также в производстве бензина, сажи и некоторых важных химических продуктов, таких, как метиловый спирт, формальдегид, синтетический аммиак. В домашнем хозяйстве газ служит горючим в печах, нагревательных приборах, газовых плитах и т.п.

Общая схема работы нефтяной отрасли показана на рис. 2.

|°zr| I I

Внутренний .

* Экспорт

пиита*

Реализация нефти

Геологоразведка

| НЕФТЬ |

Добыча нефти и газа

I ГАЗ |

Реализация нефтепродуктов

Нефтепе работка

Розничная торговля (АЗС)

Использование для собственных нужд

Выработа элеггроэнер’ии

Поставки потребителям

Рис. 2. Общая схема работы нефтяной отрасли

Природным газ

Природный бензин

Насосная станция на трубопроводе

Газойль

Тяжелые остатки

Неочищенный керосин Газойль

Ректификационная колонна

Дистилляты смазочных масел

Резервуар

':Tii

Сепаратор нефти и газа

Газ -Вода

Трубчатый куб

Неочищенный

бензин F

МЛ

МЛ

Природный газ

Природный газ

Природный бензин

Неочищенный бензин

Компонент смешения

Неочищенный керосин Химическая очистка Легкое

Газойль

ТУДА, Газойль

дистиллятное топливо

МЛ

Химическая очистка

Углеводородное J

Дкгазы Р____

.Автомобильный бензин

Кондиционный керосин

Высокооктановый авиационный бензин

Крекинг-бензин

Выработка компонента смешения

Химическая очистка

МЛ-—,

Конденсатор

Нагреватепь ?

""Конденсатор

—Крекинг -

i бензин

Топливо коммунальнобытового назначения Углеводородные газы для ПРОИЗВОДСТВЕ ЕЬ»«ХХТЗЮВУ0 бе?зина.ск.ьтепыесихо каучука, пластчасс, красок и лаков. спиртов t растворителей, взрывчатых вацеств и пр.

Топочный мазут

Реакционная Ректификационная камера колонна

п Непереработанный газойль

Дистилляты r f

Конденсатор фияь1рацм Л через Ы глинистый ? материал

Кондиционные смазочные масла

Парафин

Химическая Охлаждающий фильтрация под давлением очистка аппарат

t Тяжелые остатки

Г

<______________________

Кокс

Газойль

Асфальт

Нефтяная промышленность - это главный производитель химикатов (рис. 3). Ее первые успехи в разделении индивидуальных углеводородов были достигнуты при фракционировании природного газа и природного бензина. Первыми компонентами, выделенными таким путем, были метан, этан, пропан, нормальный бутан, изобутан и пентины. Соответствующим образом спроектированные ректификационные колонны дают возможность выделять из крекинг-газов небольшие фракции с узким диапазоном температур кипения, которые служат первичным сырьем для химического производства, - это углеводороды, имеющие от одного до пяти атомов углерода (как парафины, так и олефины).

Олефины в крекинг-газах и низкокипящих фракциях нефтей легко реагируют с хлором, хлороводородной кислотой, серной кислотой и другими реагентами, образуя новые исходные вещества для дальнейшей переработки и производства большого числа химических продуктов. Из этого сырья производятся фреоны, гликоли, глицерин, каучук, пластмассы, инсектициды, спирты и моющие средства.

Для грамотного использования природных источников углеводородов необходимо знать их состав и свойства. Данное пособие дает представления о составе нефти и газа, о методах определения их физических свойств, что необходимо при определении условий добычи и транспортировании углеводородов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >