Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

ностью упрочняться при сжатии. Такими породами могут быть алевролиты, прочные глины, сланцы. Зависимость 2 относится к мало упрочняющимся породам, таким, как малопрочные глины, способным течь. Прочные породы, способные хрупко разрушаться, обладают значительной упругой и малой неупругой деформацией.

Выше были рассмотрены лишь самые простые уравнения состояния деформирующихся горных пород. В природе могут встречаться такие породы и такие виды деформации, когда появляется необходимость одновременного учета, например их упругого и вязкого поведения [79], т. е. когда деформация существенно зависит от времени или когда деформация породы в каждый момент времени зависит от процесса деформации в целом, т. е. от «истории» процесса деформации.

§ 2. ПЛАСТОВЫЕ ЖИДКОСТИ И ГАЗЫ

Основными веществами, находящимися в земной коре в жидком и газообразном состояниях, являются вода и углеводороды. В этих веществах могут содержаться в виде примесей многие элементы и химические соединения. Например, подземные воды почти всегда являются минерализованными, т. е. содержат в растворенном состоянии соли. В углеводородных газах, насыщающих горные породы, в качестве примесей могут находиться сероводород, углекислый газ, инертные газы.

Общее количество солей в подземных водах колеблется от долей процента до 40-50% по весу (рассолы). Таким образом, подземные воды могут иметь значительно более высокую минерализацию, чем вода океана, которая, например, содержит около 3-4% соли [28].

Наиболее распространеныхподземные воды, содержащие в растворе соли хлористоводородной, серной, угольной и азотной кислот. Металлами, входящими в состав солей, являются натрий, калий, магний, кальций, железо и др. Воды нефтяных месторождений могут также содержать йод и бром.

Природные углеводороды распространены в земной коре в виде нефти, газа и битумов. Они входят в состав углей и горючих сланцев. Нефть содержит не только углеводороды, но и другие вещества- примеси. В качестве примесей нефть может содержать азот, серу, кислород в чистом виде или в виде химических соединений [20, 114].

Углеводороды - химические соединения, состоящие из углерода и водорода, различающиеся между собой не только соотношением атомов углерода и водорода в молекулах, но и структурой молекул. Существуют углеводороды парафинового и олефинового ряда, а также нафтеновые и ароматические углеводороды. К парафиновому ряду углеводородов принадлежат метан СН, этан CgHg, пропан Cglig, бутан с4н10 и т. д. Общая формула углеводородов этого ряда имеет вид С„Н2„.2- Эти углеводороды называют также алканами.

Углеводороды парафинового ряда характеризуются значительной химической инертностью. Это свойство обусловило сохранение

их в естественных условиях в нефтях в течение геологических периодов.

При давлении 760 мм рт ст. и температуре 16° С первые четыре соединения парафинового ряда являются газами, углеводороды от c5h15j до CiHgj - жидкостями, а от CigHgg и выше - твердыми веществами.

Общая химическая формула углеводородов олефинового ряда имеет вид С„н2„. Первый член этого ряда - этилен CgH.

Углеводороды олефинового ряда содержат меньшее количество атомов водорода, приходящихся на один атом углерода, по сравнению с углеводородами парафинового ряда. Поэтому они называются также ненасыщенными. Эти углеводороды более химически активны, чем углеводороды парафинового ряда, и реже встречаются в природных нефтях.

Имеются также ненасыщенные углеводороды с двумя двойными связями в молекуле. Они называются диолефинами и характеризуются формулой С„н2„ 2. Углеводороды с тройной связью в молекуле принадлежат к ацетиленовому ряду. Наиболее простой углеводород этого ряда - ацетилен.

Все рассмотренные выше углеводороды характеризуются незамкнутостью молекулярных цепей. Известны углеводороды с замкнутыми цепями, т. е. имеющие циклическое строение. К ним относятся нафтеновые и ароматические углеводороды.

Нафтеновые углеводороды имеют формулу С„н2„ и называются иначе циклопарафинами или цикланами. Первым членом этого ряда является углеводород CgHg, называемый циклопропаном.

Циклопарафины стабильны в химическом отношении и часто встречаются в природных нефтях.

Ароматическими называются углеводороды с циклическим строением, имеющие в своей структуре бензольное кольцо. Основной углеводород этого вида - бензол. Общая формула ароматических углеводородов имеет вид GHgn-g. Эти соединения достаточно стабильны и часто встречаются в нефтях. В состав природных нефтей входят, хотя и в небольшом количестве (0,1-2%), кислородные соединения, представленные главным образом нафтеновыми и жирными кислотами. Эти вещества способны входить в соединение с щелочами, содержащимися в некоторых водах, и образовывать мыла, растворимые в воде [114]. Важную роль при разработке нефтяных месторождений играют такие компоненты нефтей, как парафины и церезины, особенно если их содержание в нефтях достаточно высоко (12-20%). При понижении температуры пласта или выделении газа из нефти эти вещества выпадают из нефти и образуют твердую фазу. Эта фаза взвешена в жидкой нефти, однако может накапливаться в пористой среде, снижать ее пропускную способность и ухудшать условия извлечения нефти из недр [85, 111]. Наконец, в нефтях содержатся такие высокомолекулярные соединения, как смолы и асфальтены, в количестве, зависящем от природы нефтей (от долей до десятков процентов). В пластовых условиях эти вещества нахо-

дятся в нефти в виде истинных или коллоидных растворов [114]. При отгонке из нефти легких фракций смолы и асфальтены остаются в виде густой смолистой массы (гудрона).

Перечисленные выше углеводороды входят в природные нефти и газы в самых различных пропорциях, так что нефть представляет собой чрезвычайно сложную смесь углеводородов, состав которой может меняться не только на различных нефтяных месторождениях.

Рпс, 24. Антиклинальная складка

но и в пределах одного и того же месторождения. Отдельные углеводороды нефтей или природных газов будем называть их компонентами.

Скопления нефти в земной коре - нефтяные залежи - находятся только в таких геологических структурах, откуда они не могли

I •

а 6 в

Рис. 25. Разгазирование пластовой нефти:

1 - цилиндр; 2 - поршень; а - нефть с растворенным в ней газом; i - дегазированная нефть; j - пузырьки газа; в - газ

мигрировать в течение геологического времени, прошедшего с момента их образования. В нефтяной геологии структурные формы, содержащие нефти и газ, называют «ловушками». Распространенным типом структуры-ловушки является антиклинальная складка (рис. 24), продуктивный пласт в которой перекрыт непроницаемыми породами 1. В самом пласте, представленном пористыми горными поро-