Состав и происхождение нефти и газа

Введение

Проблема происхождения нефти и углеводородного газа давно привлекает внимание исследователей - геологов и геохимиков.
Происхождение нефти и газа является очень сложной проблемой, поскольку здесь тесно переплетаются вопросы химии, физики, геологии, геохимии и биохимии.
Актуальность темы реферата заключается в том, что трудно представить развитие современного человеческого общества без использования горючих ископаемых.
Существование современной мировой экономики немыслимо без таких полезных ископаемых, как нефть и газ, поэтому нефть нередко называют «чёрным золотом», поскольку высокий спрос на этот энергоресурс позволяет нефтяным компаниям получать солидные прибыли.
Цель работы – более полное изучение состава и происхождения нефти и газа.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть исторические сведения о нефти, происхождение нефти и газа, их физические свойства, а также их химический состав.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из шести источников литературы.


1. Состав и происхождение нефти
1.1 Исторические сведения о нефти
Нефть известна человечеству с древнейших времён. Раскопками на берегу Евфрата установлено существование нефтяного промысла за шесть тысяч лет до нашей эры. В то время нефть применяли в качестве топлива, а нефтяные битумы - в дорожном и строительном деле. Нефть известна была и Древнему Египту, где она использовалась для бальзамирования покойников. Плутарх и Диоскорид упоминают об этом полезном ископаемом, как о топливе, которое применялось в Древней Греции. Около двух тысяч лет назад было известно о залежах нефти в Сураханах около Баку. К шестнадцатому веку относится сообщение о «горючей воде - густе», привезённой с Ухты в Москву при Борисе Годунове. Несмотря на то, что, начиная с восемнадцатого века, предпринимались отдельные попытки очищать нефть, всё же она использовалась почти до второй половины девятнадцатого века в основном в натуральном виде. На нефть было обращено большое внимание только после того, как было доказано в России заводской практикой братьев Дубининых (с 1823 года), а в Америке химиком Б. Силлиманом (1855 год), что из неё можно выделить керосин - осветительное масло, подобное фотогену, которое получило уже широкое распространение и вырабатывавшемуся из некоторых видов сланцев и каменного угля. Этому способствовал, возникший в середине девятнадцатого века способ добычи нефти с помощью буровых скважин вместо колодцев.1
1.2 Происхождение нефти
В настоящее время самыми популярными теориями, которые объясняют образование изучаемого полезного ископаемого в природе, являются две гипотезы происхождения нефти. Оба этих предположения о происхождении нефти имеют в ученом мире как своих ярых сторонников, так и своих непримиримых противников.
Теория о происхождении нефти гласит, что нефть образовалась из органических останков самых разных видов животного и растительного мира, и продолжался этот процесс образования нефти в течение многих миллионов лет. Первым эту теорию происхождения нефти высказал знаменитый на весь мир русский ученый Ломоносов М.В..
Если принять эту теорию происхождения нефти за основу, то перспектива человечества в плане этого энергетического ресурса выглядит совсем не радужной. Дело в том, что наша цивилизация развивается гораздо быстрее, чем происходит естественное образование нефти в природе.2
Другими словами, человечество выкачивает полезное ископаемое намного больше, чем успевает создать природа, вследствие чего нефть относят к так называемым невозобновляемым ресурсам. Сторонники данной теории возникновения нефти абсолютно уверены, что в скором будущем запасы черного золота закончатся, и человечеству понадобятся альтернативные источники энергии для его замены.
И тут первым, кто выдвинул эту гипотезу, стал российский ученый Менделеев Д.И.. Как-то раз, будучи в Баку, он познакомился с очень известным в те времена геологом, которого звали Герман Абих. Именно этот геолог, на основании имеющихся у него научных геологических данных, рассказал Менделееву Дмитрию Ивановичу о том, что все наиболее крупные нефтяные месторождения, как правило, располагаются поблизости от разломов и трещин земной коры.
Приняв данную информацию к сведению, Менделеев разработал собственную теорию о природном происхождении данного энергетического ресурса. Он предположил, что через такие трещины и разломы поверхностные воды проникают вглубь земной коры, после чего они вступают в реакцию с содержащимися в ней металлами и их карбидными соединениями.
По мнению Менделеева Дмитрия Ивановича, именно в результате данного процесса и происходит образование черного золота

. Далее, по тем же трещинам и разломам, данное полезное ископаемое со временем поднимается все ближе к поверхности, что и приводит к появлению месторождения, газового, либо нефтяного. Основным в этой теории является то, что, по мнению Менделеева Дмитрия Ивановича, длительность вышеупомянутого процесса не превышает и 10 лет.
1.3 Физические свойства нефти
Измерение физических параметров изучаемого полезного ископаемого позволяет определить его товарные качества. Некоторые параметры, такие как вязкость, плотность и другие параметры нефти, используются при проектировании и расчете разработки месторождений, нефтяных проводов, транспорта нефти и так далее. В геологии из физических параметров нефти наибольшее значение имеют люминесценция, оптическая активность, плотность и некоторые другие физические параметры изучаемого энергетического ресурса.3
Плотность нефтепродуктов определяется количеством массы в единице объема. Единицей плотности полезного ископаемого является килограмм на кубический метр. На практике, как правило, пользуются относительной плотностью, которая представляет собой отношение плотности нефти при температуре двадцать градусов по Цельсию к плотности воды при температуре четыре градуса по Цельсию. Плотность (относительная) данного полезного ископаемого находится в пределах от восьмидесяти двух до девяносто двух процентов. Как исключение встречаются нефти плотностью меньше семидесяти семи процентов (дистилляты естественного фракционирования нефтий) и тяжелые, густые асфальтоподобные нефти, плотность которых превышает сто процентов (остатки естественного фракционирования). Различия в плотности изучаемого энергетического ресурса связаны с количественными соотношениями углеводородов отдельных классов. Нефтяные полезные ископаемые с преобладанием метановых углеводородов легче нефти, богатых ароматическими углеводородами. Плотность смолистых веществ нефти выше единицы, поэтому, чем больше их в нефти, тем выше плотность энергетического ресурса.
Плотность черного золота зависит от соотношения количества тяжелых и легкокипящих фракций. Как правило, в легких нефтях преобладают легкокипящие (керосин, либо бензин), а в тяжелых — тяжелые компоненты (смолы, масла и так далее). Поэтому плотность данного энергетического ресурса дает первое приближенное представление о его составе.
Плотность полезного ископаемого в пластовых условиях меньше, чем на земной поверхности, т.к. в пластовых условиях нефтяные продукты содержат растворенные газы.
Плавление и застывание черного золота происходит при различных температурах. Как правило, нефти в природе встречаются в жидком состоянии. Тем не менее некоторые виды нефтяных энергетических ресурсов загустевают при небольшом охлаждении. Температура застывания изучаемого полезного ископаемого зависит от его состава. Чем больше в нем твердых парафинов, тем выше его температура застывания. Смолистые вещества оказывают противоположное влияние на данный энергетический ресурс — с повышением их содержания температура застывания черного золота уменьшается.
Кинематическая вязкость изучаемого полезного ископаемого представляет собой отношение динамической вязкости данной нефти к ее плотности при той же температуре. Единица кинематической вязкости – стокс, равный отношению квадрату сантиметра к секунде (в системе измерения СИ — отношение метра квадратного к секунде).
Вязкость нефти — это свойство изучаемого полезного ископаемого оказывать сопротивление перемещению его частиц при движении. Различают кинематическую и динамическую вязкости черного золота.
Динамическая вязкость черного золота определяется величиной сопротивления взаимному перемещению двух слоев нефти с поверхностью в один квадратный сантиметр, которые отстоят друг от друга примерно на один сантиметр, при относительной скорости перемещения данного энергетического ресурса на один сантиметр в секунду. За единицу динамической вязкости нефти принят пуаз (П) с размерностью дин*с/см2.
Из различных углеводородов, которые составляют нефть, наименьшей вязкостью обладают парафиновые нефтяные полезные ископаемые, а наибольшей — нафтеновые нефтяные полезные ископаемые.
Испаряемость нефти. Испарение черного золота – это процесс перехода нефти у поверхности на открытом воздухе из жидкого своего состояния в парообразное состояние. При этом данное полезное ископаемое теряет наиболее лёгкие фракции. Если нефть находится в закрытых резервуарах, то при определённых условиях возможно испарение данного энергетического ресурса до какой-то предельной величины.
Растворимость нефти. Черное золото легко растворяется в органических растворителях: сероуглероде, хлороформе, бензине и в других растворителях. Растворимость нефти в воде очень мала. Так, в одном кубическом метре воды может раствориться всего лишь двести семьдесят грамм керосина