что такое кислая нефть
Нефть
Нефть – горючая, маслянистая жидкость, преимущественно темного цвета, представляет собой смесь различных углеводородов
Химический состав нефти
В нефти встречаются следующие группы углеводородов:
Основные характеристики нефти: вес, сладость ( сернистость), плотность и вязкость.
Сладость
Плотность
Вязкость
Пластовые условия
природная жидкая смесь разнообразных углеводородов с небольшим количеством других органических соединений; ценное полезное ископаемое, залегающее часто вместе с газообразными углеводородами (попутные газы, природный газ).
Соединения нефти
Все углеводороды могут быть подразделены на алифатические (с открытой молекулярной цепью) и циклические, а по степени ненасыщенности углеродных связей – на парафины и циклопарафины, олефины, ацетилены и ароматические углеводороды.
Парафиновые углеводороды
Парафиновые углеводороды (общей формулы CnH2n + 2) относительно стабильны и неспособны к химическим взаимодействиям.
Соответствующие олефины (CnH2n) и ацетилены (CnH2n – 2) обладают высокой химической активностью: минеральные кислоты, хлор и кислород реагируют с ними и разрывают двойные и тройные связи между атомами углерода и переводят их в простые одинарные; возможно, благодаря их высокой реакционной способности такие углеводороды отсутствуют в природной нефти.
Соединения с двойными и тройными связями образуются в крекинг-процессе при удалении водорода из парафиновых углеводородов во время деструкции последних при высоких температурах.
Циклопарафины
Ароматические углеводороды
Сернистые соединения.
Кислородные соединения.
Азотсодержащие соединения.
Зола содержит кремнезем, алюминий, известь, оксиды железа и марганца. Используя такие методы, как экстракция растворителем, иногда выгодно получать соединения ванадия из сажи, образующейся при сгорании ванадийсодержащей нефти.
Однако, как правило, использование нефтяной золы ныне весьма ограничено.
Сернистая нефть
Примеси должны быть удалены до того, как это низкокачественное сырье может быть переработано в бензин, что увеличивает стоимость переработки.
В результате получается более дорогой бензин, чем из сладкой сырой нефти.
Действующие экологические нормы строго ограничивают содержание серы в рафинированном топливе, таком как дизельное топливо и бензин.
Большая часть серы в сырой нефти связана с атомами углерода, а небольшое количество присутствует в виде элементарной серы в растворе и в виде сероводорода.
Кислая нефть может быть токсичной и коррозийной, особенно если оно содержит повышенный уровень сероводорода, что создает опасность для дыхания.
Из соображений безопасности кислую сырую нефть необходимо стабилизировать, удалив из нее сероводородный газ (H2S) перед транспортировкой нефтеналивными танкерами.
Поскольку кислая сырая нефть встречается чаще, чем сладкая, в американской части Мексиканского залива, в марте 2009 г. Platts выпустила новый эталон бенчмарк кислой сырой нефти «Американский сырой маркер (ACM)».
Сорта нефти Dubai Crude и Oman Crude, оба являются кислой сырой нефтью, в течение некоторого времени использовались в качестве ориентира (сырой нефти) для маркировки нефти на Ближнем Востоке.
Основные добывающие кислую нефть страны:
Северная Америка: Альберта (Канада), часть Соединенных Штатов Мексиканского залива, Аляска и Мексика.
Южная Америка: Венесуэла, Колумбия и Эквадор.
Ближний Восток: Саудовская Аравия, Ирак, Кувейт, Иран, Сирия и Египет.
Классы сернистой нефти:
Кислая сырая
Опубликовано 28.06.2021 · Обновлено 28.06.2021
Что такое кислое сырье?
Кислая нефть – это тип сырой нефти, известный своим относительно высоким содержанием серы. Присутствие серы затрудняет и удорожает переработку нефти, в результате чего высокосернистая нефть рассматривается как менее желательная форма сырой нефти.
Напротив, малосернистая нефть известна своим низким содержанием серы и требует более высоких цен на международных товарных рынках.
Ключевые выводы
Как работает высокосернистая нефть
Сырая нефть считается «кислой», если содержание в ней серы превышает 0,5% или если она не соответствует требуемым пороговым значениям уровней сероводорода и диоксида углерода. С другой стороны, малосернистая нефть определяется Нью-Йоркской товарной биржей (NYMEX) как нефть с содержанием серы ниже 0,42%.
Это различие между кислой и сладкой нефтью важно, поскольку оно влияет на стоимость переработки нефти. В свою очередь, это делает более дорогую высокосернистую нефть менее эффективной в качестве источника энергии, снижая спрос на нее со стороны сырьевых инвесторов. Стремясь снизить общие затраты на переработку, производители высокосернистой нефти часто стремятся переработать высокосернистую нефть в тяжелые нефтепродукты, такие как дизельное топливо и мазут (в отличие от бензина).
Важный
Еще одним фактором, способствующим относительно высокой стоимости добычи высокосернистой нефти, является то, что она требует стабилизации перед транспортировкой нефтяными танкерами. Это связано с тем, что высокосернистая нефть содержит относительно высокие количества газообразного сероводорода, который необходимо уменьшить перед транспортировкой.
Тем не менее, если цена на нефть не остается достаточно высокой, чтобы оправдать увеличение добычи высокосернистой нефти, проекты по производству высокосернистой нефти часто откладываются или прекращаются из-за их нерентабельности по сравнению с альтернативными источниками энергии.
В то время как многие проекты по производству высокосернистой нефти были закрыты за прошедшие годы из-за отсутствия интереса со стороны инвесторов, фьючерсы на легкую малосернистую нефть остаются наиболее активно торгуемыми энергоносителями в мире. Это четко отражено в товарных фьючерсных контрактах West Texas Intermediate (WTI), которые торгуются на NYMEX. Это очень жидкий фьючерсный контракт широко используется среди компаний и инвесторов в энергетическом секторе, как средство спекулировать на ценах на энергоносители и управления рисками путем хеджирования деятельности.
Процесс подготовки высокосернистой нефти
В основном высокосернистая нефть добывается в Венесуэле, Колумбии, Эквадоре, канадской провинции Альберта, Мексиканском заливе, Аляске, Саудовской Аравии и других частях Ближнего Востока.
Чтобы подготовить высокосернистую нефть для продажи на товарных рынках, нефтеперерабатывающие заводы должны использовать процесс, известный как крекинг, для разделения десятков углеводородных соединений, содержащихся в нефти, на отдельные химические единицы. Нефтеперерабатывающие заводы также должны устранять различные загрязняющие вещества, чтобы производить товарную продукцию.
Нефтеперерабатывающие заводы обычно предпочитают сладкую сырую нефть из-за ее низкого содержания серы и относительно высокого выхода таких ценных продуктов, как бензин, дизельное топливо, топочный мазут и авиакеросин.
Сладкая нефть
Что такое сладкая нефть?
Сладкая нефть относится к добываемой сырой нефти, которая, как установлено, содержит очень небольшое количество серы. Он считается ценным и эффективным источником сырой нефти из-за того, что сера снижает выход различных нефтепродуктов, таких как бензин, дизельное топливо и даже пластмассы.
Сладкая нефть может быть противопоставлена менее желательной кислой нефти, которая имеет высокий уровень содержания серы.
Ключевые выводы
Как работает сладкая нефть
Сырая нефть состоит в основном из углерода и водорода, которые составляют около 85% и 12% ее химического состава соответственно. Остальные элементы состоят из серы, кислорода, азота и гелия. В зависимости от состава микроэлементов процесс очистки сырой нефти может существенно различаться с точки зрения количества остаточного побочного продукта – или «остатка», остающегося после очистки.
С маслом легче всего работать, если в нем очень низкое содержание серы. Чтобы помочь выработать стандартное определение этой высококачественной нефти, биржа NYMEX предложила определение сырой сладкой нефти, заявив, что она должна содержать не более 0,42% серы.
Хотя сегодня доступны точные методы оценки содержания серы в образце нефти, прошлые поколения разведчиков нефти могли бы определить содержание серы в образце, буквально попробовав его на вкус. Если образец имел слегка сладкий вкус и приятный запах, это означало, что в нем мало серы. Кислый вкус с запахом тухлых яиц свидетельствует о высоком содержании серы. Именно благодаря этому старому методу тестирования возникли термины «сладкая нефть» и «высокосернистая нефть».
Прочие соображения
Помимо контроля содержания серы, на качество сырой нефти также влияет ее плотность. Согласно стандартам плотности, установленным Американским институтом нефти (API), сырая нефть также может быть идентифицирована как «легкая» или «тяжелая» в зависимости от ее плотности относительно воды. Например, сырая нефть с плотностью, равной плотности воды, определяется как имеющая «плотность в градусах API», равную 10.
Шкала плотности API инвертирована, что означает, что нефть с плотностью API выше 10 будет плавать на воде и будет называться «легкой нефтью». И наоборот, нефть с плотностью API ниже 10 будет тонуть в воде и будет известна как «тяжелая нефть». Хотя не вся легкая нефть является сладкой, большая часть тяжелой нефти является кислой, поскольку обычно содержит большое количество серы, а также металлов, таких как никель. Нефть низкой плотности (или «легкая») желательна, потому что ее легче очищать, перегонять и транспортировать.
Реальный пример сладкой нефти
Комбинируя эти элементы вместе, мы видим, что наиболее желательным типом сырой нефти является легкая малосернистая нефть. Это связано с тем, что он очень эффективен, оставляя минимальный остаток в процессе очистки, а также его легко перегонять и транспортировать из-за его низкой плотности.
Возможно, самый известный пример легкой сладкой сырой нефти – это нефть West Texas Intermediate или WTI, которая и легче, и слаще, чем сырая нефть Brent и сырая нефть Дубая. Его популярность в Северной Америке отчасти объясняется тем, что он производится и очищается в Северной Америке, а также активно торгуется на товарных фьючерсных рынках, таких как NYMEX.
Откуда берется нефть
Нефтяные месторождения — уникальное хранилище энергии, образованной и накопленной на протяжении миллионов лет в недрах нашей планеты. В этом материале — о том, какой путь проделала нефть, прежде чем там оказаться, из чего она состоит и какими свойствами обладает
Две гипотезы
У ученых до сих пор нет единого мнения о том, как образовалась нефть. Существуют две принципиально разные теории происхождения нефти. Согласно первой — органической, или биогенной, — из останков древних организмов и растений, которые на протяжении миллионов лет осаждались на дне морей или захоронялись в континентальных условиях. Затем перерабатывались сообществами микроорганизмов и преобразовывались под действием температуры и давлений в результате тектонического опускания вглубь недр, формируя богатые органическим веществом нефтематеринские породы.
Необходимые условия для превращения органики в нефть возникают на глубине в так называемом нефтяном окне — при температуре от 70 до 190°C. В верхней его части температура недостаточно высока — и нефть получается «тяжелой»: вязкой, густой, с высоким содержанием смол и асфальтенов. Внизу же температура пластов поднимается настолько, что молекулы органического вещества дробятся на самые простые углеводороды — образуется природный газ. Затем под воздействием различных сил, в том числе градиента Градиент давления характеризует степень изменения давления в пространстве, в данном случае — в зависимости от глубины пласта давления, углеводороды мигрируют из нефтематеринского пласта в выше- или нижележащие породы.
60 млн лет может занимать природный процесс образования нефти из органических останков
Природный процесс образования нефти из органических останков занимает в среднем от 10 до 60 млн лет, но если для органического вещества искусственно создать соответствующий температурный режим, то на его переход в растворимое состояние с образованием всех основных классов углеводородов достаточно часа. Подобные опыты сторонники органической гипотезы толкуют в свою пользу: преобразование органики в нефть налицо. В пользу биогенного происхождения нефти есть и другие аргументы. Так, большинство промышленных скоплений нефти связано с осадочными породами. Мало того — живая материя и нефть сходны по элементному и изотопному составу. В частности, в большинстве нефтяных месторождений обнаруживаются биомаркеры, такие как порфирины — пигменты хлорофилла, широко распространенные в живой природе. Еще более убедительным можно считать совпадение изотопного состава углерода биомаркеров и других углеводородов нефти.
Состав и свойства нефти
ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕФТИ МОГУТ ЗНАЧИТЕЛЬНО РАЗЛИЧАТЬСЯ ДЛЯ РАЗНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Основные химические элементы, из которых состоит нефть: углерод — водород — и сера — до 7%. Последняя обычно присутствует в виде сероводорода или меркаптанов, которые могут вызывать коррозию оборудования. Также в нефтях присутствует до 1,7% азота и до 3,5% кислорода в виде разнообразных соединений. В очень небольших количествах в нефтях содержатся редкие металлы (например, V, Ni и др.).
От месторождения к месторождению характеристики и состав нефти могут различаться очень значительно. Ее плотность колеблется от 0,77 до 1,1 г/см³. Чаще всего встречаются нефти с плотностью кипения варьирует от 30 до 600°C в зависимости от химического состава. На этом свойстве основана разгонка нефтей на фракции. Вязкость сильно меняется в зависимости от температуры. Поверхностное натяжение может быть различным, но всегда меньше, чем у воды: это свойство используется для вытеснения нефти водой из пор пород-коллекторов.
Большинство ученых сегодня объясняют происхождение нефти биогенной теорией. Однако и неорганики приводят ряд аргументов в пользу своей точки зрения. Есть различные версии возможного неорганического происхождения нефти в недрах земли и других космических тел, но все они опираются на одни и те же факты. Во-первых, многие, хотя и не все месторождения связаны с зонами разломов. Через эти разломы, по мнению сторонников неорганической концепции, нефть и поднимается с больших глубин ближе к поверхности Земли. Во-вторых, месторождения бывают не только в осадочных, но также в магматических и метаморфических горных породах (впрочем, они могли оказаться там и в результате миграции). Кроме того, углеводороды встречаются в веществе, извергающемся из вулканов. Наконец, третий, наиболее весомый аргумент в пользу неорганической теории состоит в том, что углеводороды есть не только на Земле, но и в метеоритах, хвостах комет, в атмосфере других планет и в рассеянном космическом веществе. Так, присутствие метана отмечено на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. На Титане, спутнике Сатурна, обнаружены реки и озера, состоящие из смеси метана, этана, пропана, этилена и ацетилена. Если на других планетах Солнечной системы эти вещества могут образовываться без участия биологических объектов, почему это невозможно на Земле?
Этапы образования нефти
СТАДИИ ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НЕФТИ
В ловушке
Помимо чисто научного интереса гипотезы, объясняющие происхождение нефти и газа, имеют еще и политическое звучание. Действительно, раз уж нефть может получаться из неорганических веществ и темпы ее образования не десятки миллионов лет, как предполагает биогенная концепция, а во много тысяч раз выше, значит, проблема скорого исчерпания запасов становится как минимум не столь однозначной. Однако для нефтяников вопрос о том, откуда берется нефть, принципиален скорее с той точки зрения, может ли теория предсказать, где именно нужно искать месторождения. С этой задачей органики справляются лучше.
В сугубо прагматическом отношении для добычи важно знать даже не то, где нефть зародилась, а где она находится сейчас и откуда ее можно извлечь. Дело в том, что в земной коре большая часть нефти не остается в материнской породе, а перемещается и скапливается в особых геологических объектах, называемых ловушками. Даже если предположить, что нефть имеет неорганическое происхождение, ловушки для нее все равно за редким исключением находятся в осадочных бассейнах.
Под действием различных факторов углеводороды отжимаются из нефтематеринских пород в породы-коллекторы, способные вмещать флюиды (нефть, природный газ, воду). Таким образом, нефтяное месторождение — вовсе не подземное «озеро», заполненное жидкостью, а достаточно плотная структура. Коллекторы характеризуются пористостью (долей содержащихся в них пустот) и проницаемостью (способностью пропускать через себя флюид). Для эффективного извлечения нефти из коллектора важно благоприятное сочетание обоих этих параметров.
Типы коллекторов
БОЛЬШАЯ ЧАСТЬ ЗАПАСОВ НЕФТИ СОДЕРЖИТСЯ В ДВУХ ТИПАХ КОЛЛЕКТОРОВ
Терригенные (пески, песчаники, алевролиты, некоторые глинистые породы и др.) состоят из обломков горных пород и минералов. Этот тип коллекторов наиболее распространен: на них приходится 58% мировых запасов нефти и 77% газа. В качестве пустотного пространства, в котором накапливается нефть, в основном выступают поры — свободное пространство между зернами, из которых состоит коллектор.
Карбонатные (в основном известняки и доломиты) занимают второе место по распространенности (42% запасов нефти и 23% газа). Имеют сложную трещиноватую структуру. Нефть обычно содержится в кавернах, появившихся в результате выветривания и вымывания твердой породы, а также в трещинах. Наличие трещин влияет и на фильтрационные свойства коллектора, обеспечивая проводимость жидкости.
Вулканогенные и вулканогенно-осадочные (кислые эффузивы и интрузивы, пемзы, туфы, туфопесчаники и др.) коллекторы отличаются характером пустотного пространства — в основном это трещины, — резкой изменчивостью свойств в пределах месторождений.
Глинисто-кремнисто-битуминозные отличаются значительной изменчивостью состава, неодинаковой обогащенностью органическим веществом. Промышленная нефтеносность глинисто-кремнисто-битуминозных пород установлена в баженовской (Западная Сибирь) и пиленгской (Сахалин) свитах.
Двигаясь по коллектору, флюид в какой-то момент может упереться в непроницаемый для него экран — флюидоупор. Слои такой породы называют покрышками, а вместе с коллектором они формируют ловушки, удерживающие нефть и газ в месторождении. В классическом варианте в верхней части ловушки может присутствовать газ (он легче). Снизу залежь подстилается более плотной, чем нефть, водой.
Классификации ловушек чрезвычайно разнообразны (часть из них см. на рис.). Наиболее простая и с точки зрения геологоразведки, и для дальнейшей добычи — антиклинальная ловушка (сводовое поднятие), перекрытая сверху пластом флюидоупора. Такие ловушки образуются в результате изгибов пластов осадочного чехла. Однако помимо изгибов внутренние пласты претерпевают и множество других деформаций. В результате тектонических движений, например, пластколлектор может деформироваться и потерять свою однородность. В этом случае процессы геологоразведки и добычи оказываются намного сложнее. Еще одна неприятность, которая поджидает нефтяников со стороны ловушек, — замещение проницаемых пород, обладающих хорошими коллекторскими свойствами, например песчаников, непроницаемыми. Такие ловушки называются литологическими.