История нефти

История нефти 

В глубокой древности  было известно существовании нефти. Знали и слово «нефть». Еще  древние греческие летописцы  Геродот и Плиний это горючее  вещество, использовавшееся, и как  цемент называли «нафта». За 6-4 тысяч лет до нашей эры на берегу реки Евфрат (Ирак) велась добыча нефти. К далекому прошлому относятся первые сведения о нефти в Средней Азии. О добыче «черного масла» в Ферганской впадине было известно еще во время похода Александра Великого через Среднюю Азию в Индию. Во время путешествия Колумба в Америку было описано озеро на острове Тринидад, в котором жители собирали асфальт, а из него готовили цемент. В Северной Америке примитивная добыча нефти велась с XVII века. В России в начала XVIII века Петр 1 приказал добывать нефть на Апшеронском полуострове (Азербайджан). Однако намерение Петра 1 не было осуществлено. Только после Бакинского ханства к России, началась кустарная разработка нефтяных источников. Нефть была довольно дорогим товаром. К примеру, в торговой книге, составленной в Москве в 1575-1610 гг., указано, что ведро нефти стоило 3-4 раза дороже, чем ведро вина.

  Хотя о  нефти знали давно, использование  ее в течение многих веков  было ограниченным. Так, в III тысячелетии до н. э. в Египте, асфальт, как связующие и водонепроницаемое вещество вместе с песком и известью, использовался для изготовления мастики, применяемой при сооружении строений из кирпича и камня, дамб, причалов и дорог. Древние египтяне применяли ее также для бальзамирования трупов, древние греки находили применение горящей нефти в военных целях, как воспламеняющегося вещества вместе с селитрой, серой и смолой для изготовления «огненных стрел» и «огненных горшков». В военных действиях нефть - «греческий огонь» - использовался более 2 тысяч лет назад.

Многие народы использовали нефть в медицине, а  также для защиты садов и виноградников  от вредителей. Еще в XIII веке Марко  Поло, описывая иракскую нефть, указывал, что она применялась для освещения  и в качестве лекарства от кожных болезней. В XVI-XVII вв. в центральные  районы России нефть привозили из Баку. Ее применяли в медицине, живописи и в качестве растворителя для  красок, а также в военном деле.

Почти до начала XX века нефть употреблялась преимущественно  для освещения помещений, смазки колес телег и в немногочисленных механизмах. Постепенно усиливалось  ее значение, как топлива. Нефть –  «кровь» земли, Нефть – «черное  золото». Так ныне называют нефть. Нефть самое ценное топливо в мире 

Что такое  нефть.

Соединения сырой  нефти – это сложные вещества, состоящие из пяти элементов – C, H, S, O и N, причем содержание этих элементов  колеблется в пределах 82–87% углерода, 11–15% водорода, серы, 0,1–2% кислорода  и 0,01–3% азота. Углеводороды – основные компоненты нефти и природного газа. Простейший из них – метан CH4 – является основным компонентом природного газа. 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 (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 составляют важную часть большинства нефти.

Они имеют то же относительное количество атомов углерода и водорода, что и олефины. Циклопарафины (называемые также нафтенами) менее реакционноспособны, чем олефины, но более чем парафины с открытой углеродной цепью. Часто они представляют собой главную составную часть низкокипящих дистиллятов, таких, как бензин, керосин и лигроин, полученных из сырой нефти. 

Классификация нефти.

Классификации нефти строятся на различной основе. Как правило, это генетические и  технологические классификации. Первые из них учитывают состав исходного  материала и условия его преобразования, а вторые характеризуют нефть  как сырьё для производства тех  или иных нефтепродуктов. Генетическая классификация делит нефти на гумитосапропелитовые, сапропелитовые и сапропелито-гумитовые типы по соотношению остатков высших и низших растений в их составе. Типы подразделяются далее на классы и группы по степени преобразования компонентов в анаэробной среде. Принятая в России технологическая классификация делит их на три класса по содержанию серы (I<II<III), три типа по выходу фракций, перегоняющихся до 350С (Т1>Т2>Т3), четыре группы по потенциальному содержанию базовых масел (М1>М2>М3>М4), две подгруппы по индексу вязкости (И1>И2) и три вида по содержанию твердого парафина (П1<П2<П3). В целом нефть характеризуется шифром, составляемым последовательно из обозначения класса, типа, группы, подгруппы и вида, которым соответствует данная нефть.

Классификация, имеющая признаки и научной, и  технологической, была построена на основе группового состава нефти. В  соответствии с ней нефти делятся  на шесть классов: парафиновые, парафинонафтеновые, нафтеновые, парафино-нафтено-ароматические, нафтеноароматические, ароматические. Каждый класс включает нефти с преобладанием одного - двух компонентов группового состава или с их примерно равным содержанием 

Нанотехнологии в нефтяной промышленности

Одним из важных и перспективных направлений  применения нанотехнологий в нефтяной промышленности является создание миниатюрных устройств, оснащенных микропроцессорами и способных выполнять операции с объектами нанометовых масштабов, называемых «нанороботами». Например, они могут использоваться для сверхточного каротажа скважин.  

Это технологическое  решение еще находится в процессе разработки. Однако уже сейчас, при  общем прогрессе микроэлектроники, началась миниатюризация электронных  датчиков и сенсоров. Так, для анализа  буровых растворов и кернов применяют  микроэлектромеханические устройства, позволяющие анализировать количества жидкостей в пределах долей микролитра.

Другим важнейшим  направлением применения нанотехнологий является разработка новых и повышение эффективности существующих химических реагентов. К подобным реагентам, например, относятся так называемые «умные» технологические жидкости для процессов бурения и повышения нефтеотдачи. Для их характеристики иногда используют термин «наножидкость» (если коллоидные частицы представляют собой твердую фазу). Например, разработаны технологические растворы, содержащие коллоидные частицы геля, которые при бурении, заканчивании и глушении скважин препятствуют поглощению раствора пластом. В результате снижаются потери технологических жидкостей при заканчивании и ремонте скважин.

Подобные технологии применяются и при повышении  нефтеотдачи пластов. Коллоидные дисперсные гели, массовое содержание полимера в которых в несколько раз ниже, чем в традиционных гелевых системах, широко применяются на месторождениях Китая для обработки пластов, со значительным экономическим эффектом.  

Традиционные  тампонирующие материалы приобретают  новые свойства при введении в  них наноразмерных частиц. Так, удалось получить пластичный неорганический гель на основе силиката натрия, который при сдвиге не разрушался, но обладал текучестью, подобно пластичному цементу. Это новое, необычное и востребованное свойство позволяет работать с неорганическим гелем при высоких давлениях. Они могут получаться из дешевых природных пород и минералов, а также из отходов промышленного производства и сельского хозяйства.

Наполнение геля наноразмерными частицами приводит к тому, что гель разбивается на множество наноразмерных областей и приобретает новые пластические свойства. Для объяснения изменения механических свойств гелей можно использовать теорию прочности стекол, разработанную Гриффитсом. Согласно этой теории критическое напряжение, вызывающее трещину в стеклообразном теле, зависит от размера тела: чем он меньше, тем большая нагрузка необходима для его хрупкого разрушения. Таким образом, использование наноразмерных частиц позволяет получать гели с новыми регулируемыми свойствами. 

Новой технологией  является использование при бурении  скважин афронов. Они представляют собой раствор биополимера, содержащий в своем составе стабилизированные микропузырьки газа. Под давлением происходит обратимое сокращение их объема. За счет этого афроны обладают очень высокой стабильностью даже в скважинах с высокой температурой. 

Коллоидные реагенты могут применяться для решения  целого ряда задач в области нефтепромысловой химии. Так, они могут использоваться для ингибирования солеотложения  в призабойной зоне пласта. Новизна технологии состоит в том, что ингибитор закачивается в нагнетательную скважину. В отличии ингибитора солеотложения, находящегося растворенном виде, наночастицы не адсорбируются в поровом пространстве, и, попадая в призабойную зону реагирующих добывающих скважин, препятствуют отложению солей, в частности, сульфатов.  

Кроме нанодисперсий, содержащих твердых частицы, применяются также и наноэмульсии. Размер капель дисперсной фазы в них может составлять до 30-80 нм. Уменьшение размера капель дает эмульсии очень высокую гравитационную устойчивость; для приготовления используются поверхностно-активные вещества. В виде наноэмульсии можно использовать любые реагенты: ингибиторы коррозии, соле- и парафиноотложения. Свойства наноэмульсий легко регулируются и зависят от способа их приготовления

Также немаловажно  отметить, что наноматериалы используются не только при добыче нефти, но и разрабатываются технологии, например, для устранения последствий разлива нефти. В частности, разработаны материалы для сбора и утилизации нефти с поверхности воды. За счет использования монослоев вещества они имеют очень большую абсорбирующую способность, и могут впитать массу нефти в 40 раз большую, чем масса самого сорбента. Вода же совершенно не поглощается сорбентом.

Таким образом, современный прогресс в области  нанотехнологий позволяет надеяться, что уже в недалеком будущем многие проблемы нефтедобычи будут решены с их использованием.