Нефтяная геохимия
Геохимия нефти — это раздел геохимии (применение химических концепций для понимания геологических систем), который конкретно занимается нефтью, ее происхождением, генерацией и накоплением, а также ее добычей, переработкой и использованием. [ 1 ] [ 2 ] Нефть, также известная как сырая нефть, представляет собой твердую, жидкую и/или газообразную смесь углеводородов. [ 3 ] Эти углеводороды образовались в результате захоронения и метаморфоза органического вещества, произошедшего миллионы лет назад; [ 4 ] органическое вещество происходит от морских животных, растений и водорослей. [ 5 ] Нефть добывается из Земли (над или под ее поверхностью, в зависимости от геологии пласта), очищается и используется в качестве источника энергии. [ 3 ]
Сырую нефть чаще всего делят на четыре типа: легкую, тяжелую, сладкую и кислую. [ 6 ] Нефть является невозобновляемым источником энергии (также известным как « ископаемое топливо »), поэтому эффективность добычи и переработки важна для ее дальнейшего использования; Для обнаружения и добычи сырой нефти используются различные методы в зависимости от материнской породы, в которой она находится, и типа самой нефти. [ 1 ]
Виды нефти
[ редактировать ]Нефть разделяют на типы в зависимости от ее плотности по данным Американского института нефти (API) и количества серы, которую она содержит. [ 7 ]
API Гравитация
[ редактировать ]Плотность сырой нефти по API является показателем чистоты, т. е. количества примесей, таких как сера, азот или кислород. [ 8 ] Примеси увеличивают плотность нефти. [ 9 ] [ 6 ]
Легкая сырая нефть
[ редактировать ]Легкая сырая нефть имеет более высокие значения плотности API из-за меньшего количества примесей. [ 9 ] Его чаще используют для производства дизельного топлива и бензина, чем для производства более тяжелых масел. [ 6 ] Благодаря более низкой вязкости его легче добывать и транспортировать. [ 9 ]
Тяжелая сырая нефть
[ редактировать ]Тяжелая сырая нефть имеет более низкие значения плотности API и больший процент примесей. [ 9 ] Он используется при производстве более тяжелых продуктов, например, асфальта. [ 6 ] - и имеет более высокую вязкость, что затрудняет транспортировку и добычу. [ 9 ]
Содержание серы
[ редактировать ]Насколько «сладкая» или «кислая» сырая нефть, зависит от количества содержащейся в ней серы. [ 6 ]
Сладкая сырая нефть
[ редактировать ]«Сладкая» сырая нефть имеет более низкое содержание серы. [ 7 ] - ниже 0,5%. [ 6 ] Его можно перерабатывать в керосин, высококачественное дизельное топливо и бензин. [ 6 ]
Сернистая сырая нефть
[ редактировать ]«Кислая» сырая нефть имеет высокое содержание природной серы (не менее 0,5%). [ 7 ] В процессе переработки требуется дополнительная обработка; [ 6 ] примеси удаляются для переработки нефти в бензин. [ 9 ] Из-за более высоких затрат его чаще перерабатывают в мазут и дизельное топливо - менее ценные продукты, чем продукты малосернистой сырой нефти. [ 9 ]
Углеводородные соединения
[ редактировать ]Тремя основными углеводородными соединениями нефти являются парафины, нафтены и ароматические соединения.
Парафины
[ редактировать ]Парафиновые углеводороды относятся к ряду алканов. [ 10 ] и являются наиболее распространенным углеводородом, содержащимся в сырой нефти. [ 11 ] Парафины часто входят в состав бензина, что делает его сравнительно более ценным. [ 11 ]
Парафиновые углеводороды также известны как алканы и представлены формулой C n H 2n+2 , где n представляет собой положительное целое число. [ 12 ]
Нафтен
[ редактировать ]Нафтеновые углеводороды – это насыщенные циклические углеводороды. [ 10 ] и очень важны при переработке жидкой сырой нефти. [ 11 ]
Также известные как циклические алканы, они представлены формулой C n H 2n , где n — положительное целое число. [ 13 ]
Ароматика
[ редактировать ]Ароматические углеводороды цикличны, [ 10 ] и гораздо менее распространены, чем два других основных углеводородных соединения. [ 11 ] Они представлены формулой C n H n , где n — целое положительное число. [ 14 ]
Нефтяные геохимические методы
[ редактировать ]Методы используются для поиска материнской породы (твердого материала, в котором находится нефть), а также типа и количества нефти внутри. [ 1 ] Они также используются для определения времени и путей миграции, которые затем используются для прогнозирования, когда и где можно найти нефть; [ 1 ] Источники нефти можно предсказать, если обнаружен материал, связанный с материнской породой. [ 1 ]
Разведка поверхности
[ редактировать ]Нефть или свидетельства ее непосредственного появления можно найти на поверхности Земли. Нефтяные выходы можно найти вблизи зоны разломов, где движение земной коры может обнажить нефтематеринскую породу и, следовательно, саму сырую нефть. [ 15 ] Их также можно найти на дне океана, а также с помощью спутниковых изображений. [ 16 ]
Дистилляция
[ редактировать ]Хотя сегодня дистилляция не используется так часто, как другие методы, она используется в процессе переработки нефти. Он предполагает разделение сырой нефти на категории углеводородов и выделение продуктов из нагретого материала. [ 17 ] Для отделения масла используется дистилляционная колонна с количеством теоретических тарелок от 2 до 300. [ 16 ]
Газовая хроматография
[ редактировать ]Подобно процессу дистилляции, газожидкостная хроматография (обычно называемая газовой хроматографией или, проще говоря, ГХ) использует дистилляционную колонну для отделения нефти. Однако по сравнению с теоретическими тарелками дистилляции от 2 до 300, газовая хроматография включает более 25 000. Это обеспечивает большую степень разделения. [ 16 ]
Для достижения более полного анализа газовая хроматография используется вместе с масс-спектрометрией (для проведения газовой хроматографии/масс-спектрометрии или GCMS), с инфракрасной спектрометрией (для проведения газовой хроматографии/инфракрасной спектрометрии или GCIR) и массовым соотношением изотопов. спектрометрия (для проведения газовой хроматографии/масс-спектрометрии соотношения изотопов или GSIRMS). [ 16 ]
Пиролиз
[ редактировать ]Хотя сырую нефть из нефтематеринской породы легко отделить с помощью газовой хроматографии и газовой хроматографии/масс-спектрометрии, обнаруженное органическое вещество не растворимо в растворителях, используемых в этих методах, и, следовательно, не может быть должным образом проанализировано. Пиролиз используется для характеристики керогенов (нерастворимых углеводородов). [ 18 ] и асфальтены (ограниченная растворимость в обычных растворителях). [ 19 ] Существует несколько методов пиролиза; Методы снятия отпечатков пальцев, в которых используется флэш-пиролиз или быстрый пиролиз с программированием температуры, предполагают быструю передачу продукта в башню для газовой хроматографии. [ 16 ] Rock-Eval — это широко используемый процесс для определения содержания исходной породы. [ 20 ] Водный пиролиз проводится в воде и под высоким давлением; этот метод позволяет моделировать различные глубины захоронения, демонстрируя возможности судьбы материнской породы и связанного с ней патрулеума. [ 16 ]
Измерение стабильных изотопов
[ редактировать ]Значение объемного изотопного соотношения стабильных изотопов нефти отражает средний изотопный состав компонентов нефти. В этом методе часто используются стабильные изотопы углерода. Используя это значение отношения, можно определить, возникла ли проба нефти в морской или неморской среде, а также определить расстояние и возраст нефти. [ 16 ] [ 21 ]
Биологические маркеры («Биомаркеры»)
[ редактировать ]Благодаря ранее перечисленным методам биомаркеры были обнаружены в нефти и экстракте нефтематеринской породы. Это окаменелости организмов, но по размеру они ближе к молекулам, чем к видимым ручным образцам. Они имеют ту же структуру, что и их родительские биомолекулы, и используются для идентификации органического вещества, из которого получена нефть. Биомаркеры также используются для корреляции нефти и нефтематеринских пород, определения зрелости нефти, региональных различий, обнаруженных между несколькими образцами, и истории бассейна, в котором находилась нефтематеринская порода. [ 16 ]
Корреляция
[ редактировать ]До использования газовой хроматографии-масс-спектрометрии и биомаркеров корреляция геологии мест использовалась, чтобы выяснить, как различные образования связаны друг с другом и с окружающей средой. Были выполнены корреляции нефть-нефть (сравнение нефти с другой нефтью, обнаруженной на местном уровне или в других районах) и корреляции нефти-источника (сравнение нефти и ее источника); инфракрасная спектрометрия, показатели преломления, экстрагируемые растворителями органические вещества, распределение классов соединений и элементный анализ — все это методы корреляции с источниками нефти.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и «Использование биомаркеров в нефтегазовой геохимии» . Опус Кинетик . 4 сентября 2019 г. . Проверено 15 февраля 2024 г.
- ^ Куриале, Джозеф А. (2017), Сорхаби, Расул (редактор), «Нефтяная геохимия» , Энциклопедия нефтегазовых наук о Земле , Серия энциклопедий наук о Земле, Cham: Springer International Publishing, стр. 1–7, doi : 10.1007/978 -3-319-02330-4_2-1 , ISBN 978-3-319-02330-4 , получено 15 февраля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б «Что такое нефть?» . www.aapg.org . Проверено 15 февраля 2024 г.
- ^ Крофт, Кэмерон (5 июля 2017 г.). «Как образовалась нефть?» . www.croftsystems.net/ . Проверено 15 февраля 2024 г.
- ^ «Нефть» . Education.nationalgeographic.org . Проверено 15 февраля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час «Типы сырой нефти: тяжелая и легкая, сладкая и кислая и показатель TAN | Кимрей» . kimray.com . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с «Типы сырой нефти: тяжелая и легкая, сладкая и кислая и показатель TAN | Кимрей» . kimray.com . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ "Отображать" . www.dnr.louisiana.gov . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г «Легкая нефть и тяжелая нефть: разрыв постоянно сокращается | Нефть и газ Египта» . egyptoil-gas.com . 09.09.2018 . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с «2.5: Типы углеводородов | PNG 301: Введение в нефтяную и газовую инженерию» . www.e-education.psu.edu . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Сырая нефть | Определение, характеристики и факты | Британника» . www.britanica.com . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ «Парафин – определение, формула, свойства и применение» . ВЕДАНТУ . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ «Нафтены — обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ «8.9: Ароматические углеводороды» . Химия LibreTexts . 09.05.2016 . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ «Просачивание нефти — обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 15 февраля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Хант, Джон М.; Филп, Р. Пол; Квенволден, Кейт А. (1 сентября 2002 г.). «Ранние достижения нефтяной геохимии» . Органическая геохимия . 33 (9): 1025–1052. дои : 10.1016/S0146-6380(02)00056-6 . ISSN 0146-6380 .
- ^ «Перегонка сырой нефти и определение мощности нефтеперерабатывающего завода – Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 15 февраля 2024 г.
- ^ «Кероген — обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 17 февраля 2024 г.
- ^ «Асфальтены - обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 17 февраля 2024 г.
- ^ «IFPEN | Rock-Eval®: Термический анализ горных пород и почв» . ИФПЕН . Проверено 17 февраля 2024 г.
- ^ Сильверман (1965). «Миграция и сегрегация нефти и газа» . Архивы AAPG . Проверено 17 февраля 2024 г.