Мұнай, оның құрамы және тауарлық қасиеттері

Жоспар

 

 

 

Кіріспе

 

1. Мұнай, оның құрамы және тауарлық қасиеттері

2. Көмірсутекті газ

3. Табиғи газ, физикалық-химиялық  қасиеттері

4. Газды конденсаттың  түзілу жағдайлары

Қорытынды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Пайдалы қазбалар мемлекеттiң экономикасын дамытудың материалдық негiзі болып табылады. Пайдалы қазбаларға бай жер қойнауы мемлекеттiң табиғи артықшылығы болып табылады және халықтың әл-ауқатын қамтамасыз ету үшiн қызмет етуге тиіс. Минералдық-шикiзат секторындағы қазiргi заманғы әлемдiк беталыстар көп көлемде өндіруге байланысты тиімді пайдалы қазбалар қорларының жаппай таусылуымен, кен орындарын барлау және игеру жұмыстарын жүргізу үшін тым күрделі тау-кен-геологиялық жағдайлармен, олардың тиісті қымбаттауымен сипатталады. Геология саласы, қызметін бірыңғай құқықтық алаңда жүзеге асыратын мемлекеттік басқару органдарының, түрлі меншік нысанындағы өндірістік және ғылыми ұйымдардың жиынтығы ретінде жер қойнауын озық зерттеуді, елдің минералдық-шикізат қорын толықтыруды қамтамасыз етуге тиіс.

Мұнай мен газ — шоғырларының жер қыртысында таралу ерекшеліктерін,олардың өндірістік тұрғыдан кәдеге асатындарын іздестіру және жалпылама қорын анықтау шараларын біріктіретін геологиялық ілім. Бұл арнаулы ілім түрлі түйткілдемені шешуге ат салысады. Олардың ішінде:мұнай мен газ кендері шоғырларының орналасу сипаттарын анықтау; мұнай мен газдың шығу тегі жайлы тұжырымдарды негіздеу; мұнай мен газ шоғырларының қалыптасу заңдылықтарын жасақтау; мұнай-газ кендері мен шоғырларын геологиялық тұрғыдан барлау тәсілдерін жүзеге асыру болып табылады.

 

 

 

 

 

 

1. Мұнай, оның құрамы  және тауарлық қасиеттері

 

Мұнайдың өндірілетін өндіріс орнына байланысты сапасы мен сандық құрамы әр түрлі болады.

Мұнайдың негізін парафиндер, циклопарафиндер және ароматты көмірсутектер құрайды. Мұнайдың құрамындағы көмірсутектерге байланысты парафинді, нафтенді, ароматты деп ажыратамыз. Мұнай күрделі қоспа болғандықтан азотты, оттекті  және күкіртті қоспалардан, минералды  тұздардан басқа металдар да бар. Барлығы мұнай құрамында 50-ден аса элементтер табылған. Шикі мұнайды, яғни жер астынан сумен бірге өндіріліп алған мұнайды, суынан, қоспаларынан тазартып өңдеуге жіберіп тазартылған мұнайды аламыз, оны тауарлық мұнай деп атайды. Мұнай құрамына қарай бірнеше түрге бөлінеді гетероатомдық ,oттекті азотты,нейтрал азотты және пирролдың т.б қосылыстары бар. Мұнайлар құрамында көптеген металдар кіреді.

Мұнайдың қасиеттеріне тоқталар болсақ, оның физикалық және химиялық қасиеттері бар.

Физикалық қасиеттері: Мұнай көміртегілер қоспасы болатын, жанатын майлы сұйықтық, қызыл –қоңыр, кейде қара түске жақын немесе әлсіз жасыл –сары, тіпті түссіз түрі де кездеседі. Суда ерімейді бірақ органикалық еріткіштерде ериді. Өзіндік иісі бар.Судан жеңіл мұнай= (0.73-0.98)г/см3. Жерде тұнбалық қабатында орналасады. Пайдалы қазбалардың ең маңызды түрі.

Химиялық қасиеттері:  Әр зат әр кен орнында әр мөлшерде кездесетіндіктен орташа химиялық қасиеттер жайлы тек шартты түрде ғана айтамыз. Мысалы: Ембі, Мақат мұнайлары –нафтенді көмірсутектерге бай болса, Өзен мен Жетібай мұнайлары –парафиндерге, ал Прорва мұнайы  ароматты көмірсутектерге бай.

Д.И.Менделеевтің көзқарасы бойынша мұнай жер қойнауында дәлелденген дүние жүзілік мұнай қоры шамамен, мұнай қоры ең үлкен елдер қатарына 
Сауд Аравиясы жатады. (дәлелденген дүние жүзі мұнайы) 
Ирак(10,8%),                    
БАЭ(9,3%),                       
Кувейт(9,2%),                   
Иран (8,6%)                                                                     

Венесуэла (7,3%) 

Ресей- жуық шамамен 6% 

АҚШ - жуық шамамен 3%, 

Норвегия - жуық шамамен 1%   

Мұнай дүниежүзілік жанар –жағар май энергетикалық балансында орасан зор үлеске ие, пайдаланатын қуат көздері ішінде 48% алып отыр. Болашақта бұл мұнай өңдірудің  қиындай беруікен, және атом одан да басқа да қуат көздерін пайдалануының өсуінен кеми береді. Химия мен мұнай химия өнеркәсіптерініңғ қарқынды дамуына байланысты мұнайға деген сұраныс жанар –жағар майлар үшін ғана емес, синтетикалық каучук, синтетикалық талшықтар, пластмассалар, жуу  құралдары, бояғыштар өндіру үшін шикізат көздері үшін өсуде. Осыларды шығаруға бастапқы заттар ретінде көп қолданылатын парафиндік  көміртектер –метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, циклогексан т.б. Ароматты көміртектер –этилен, пропилен, бутадиен, ацетилен. Сарапшалардың болжауларына сүйенсек, мұнай химиясы қарқынды дами  түспекші. Таяуда 15 жылда әлемдік сұранысты қамтамасыз ету үшін этилен  өндіретін 100 ірі  мұнай химиясы зауытын, 400 пластмасса зауытын, 200 аралық өнімдерді өңдейтін зауыт салу қажеттігін есептеп отыр. Полиэтилен, полипропилен, бутадиен каучугі, поливинилхлорид т.б. әлемдік сұранысқа ие болғандықтан мұнай химиясының әлі де қарқынды дами түсетіні көрініп тұр. 

 «Алмақтың да салмағы бар » - демекші сутекті қазба байлықтарды өндірудің ұлғаюының кен орындары орналасқан аймақтағы экология және жер қойнауына тигізетін қатерлі әсері жайында. Мамандардың есебі бойынша, жерастынан алынған  бір тонна мұнаймен бірге 500 кг ілеспе газ шығатын болса, оның құрамында 160 кг улы заттар болуы мүмкін. Сондықтан ілеспе газды ауаға жібере беруге, немесе бүгінгідей шырақ түрінде  өртеуге болмайды, адам жүйкесіне ауыр әсер етеді, ауруларға шалдықтырады, отқа өртеле қалған жағдайда одан бөлінген күкірт қышқылы  ауаның жоғары қабатына көтеріліп, жер бетіне жүздеген жылдар бойы қышқыл  жаңбыр болып себелейді. Сонымен қатар ілеспе газды жобасыз, есепсіз жер астына қайтадан жібере беруге тағы болмайды, онда ол жерасты су көздерін ұзақ мерзімге ластауы мүмкін. Елімізде «Қара алтынды» тасымалдау және  қайта өңдеу экологиялық ластану мәселелерін  туындатып отыр. Мұнай өңірінде қалдықтардан құтылу оңай емес, мұнайдың қоймалжың тұнбалары, пайдасыз топыраққа, ластанған тұзды мұнайға, металл қалдықтары, бұрғылаудан кейінгі қалдықтардың барлығы экологияға өте зор зардабын тигізетін жағдайлар болып табылады. Мұнаймен  ластанған жерлерді қайта қалпына келтірудің жаңа технологияларын әзірлеу және қолда бар технологияларды   жетілдіру қажеттілігі өзінен -өзі туындап отыр.

Мұнай - жер қабатында және стандарттық жағдайда (0,1 мпа, 20 С ) сұйық күйінде болатын, көбіне метан, нафтен және қош иісті (ароматтық) топтардың көмірсутекті қосылыстар күкіртті, азотты, оттектік, металды- органикалық комплекстер, смолалар (шайырлар) және асфальтендер түрінде болады. Мұнайдың тұрақты құрамдасы әр түрлі қосылыс ретінде де таза күйінде де тараған күкірт болып табылады. Жер қабаты жағдайында мұнайдың көбінде әр түрлі мөлшерде еріген газ болады.   
Құрамы мен физикалық қасиеттерінің өзгешеліктері бойынша мұнай бір қатар түрлерге бөлінеді. Оның түрлері көмірсутекті топтық құрамы, фракциялық құрамы, күкірт және басқа да көмірсутекті емес құрамдастар, асфальтендер және смолалардың мөлшері бойынша ажыратылады.   
       Көмірсутекті топтық құрам метандық, нафтендік және иісті көмірсутектердің негізгі үш тобының мөлшерін (масса бойынша процентпен) көрсетеді. Мұнайда еріген қатты көмірсутектер - парафиндер елеулі маңыз алады. Құрамындағы парафиндердің мөлшеріне қарай мұнай аз парафинді (1,5%-ке дейін), парафинді (1,5 - 6,0%) және жоғары парафинді (6,0%-тен астам) болып бөлінеді.   
       Топтық құрамын қыздырғанда 350 С-қа дейін қайнайтын мұнай топтарын және 350 С-тан жоғары қайнайтын май топтарын (дистилляттардың) салыстырмалы мөлшерін (салмақ бойынша процентпен) көрсетіледі.   
       Күкірт мөлшеріне қарай мұнай аз күкіртті (0,5%-ке дейін), күкіртті (0,51-2,0%) және жоғары күкіртті (2%-тен астам) болып бөлінеді. Мұнай құрамындағы күкірт 0,5%-тен асса, ол өнеркәсіптік маңызға ие болады.   
       Шайыр мөлшері бойынша мұнай аз шайырлы (5%-ке дейін), шайырлы (5-15%) және жоғары шайырлы (15%-тен астам) болып бөлінеді. Кейбір жоғары шайырлы мұнайдағы сирек темірлердің (ванадий, титан, никель, т.б.) мөлшері өнеркәсіптік шамаға жетуі мүмкін.   
     Мұнайдың жер қабаты жағдайында қасиеттері еріген газ, жоғары температура мен қысым әсерінен, оның қалыпты жағдайдағы қасиеттерінен едәуір өзгеше болады, сондықтан мұнайдың қорын есептеу, кен орнын ұтымды пайдалану, алдын ала даярлау, мұнайды тасымалдау және өңдеу мақсаттарында бұл қасиеттер жеке-жеке анықталады. Қалыпты жағдайда мұнайдың негізгі параметрлері (сапа көрсеткіштері) тығыздығы, молекулалық салмағы, тұтқырлығы, қайнау және қататын температурасы, ал жер қабаты жағдайында - еріген газбен қанығу қысымы, газ мөлшері, көлемдік коэффициенті, сығылу коэффициенті, жылулық кеңу коэффициенті, тығыздығы және тұтқырлығы болып табылады.

 

 

2. Көмірсутекті  газ

 
          Көмірсутекті газ – құрамындағы әртүрлі көмірсутекті қоспалар мөлшері 50 %-дан кем болмайтын газдар атауы. Газ құраушы құрамбөліктердің ең бастыларының бірі метан болып табылады, оның мөлшері әдетте ауыр көмірсутектердің қалған түрлерінің жалпы мөлшерінен кем болмайды. Көмірсутекті газ бірнеше химиялық топтарға дараланады, олар: 1) көмірсутекті газдар; 2) көмірсутекті-көмірқышқыл газдары; 3) көмірсутекті-азотты газдар. Соңғы топ, өз кезегінде, "гелийлі газдар" және "гелийі аз көмірсутекті-азотты газдар" болып екі түрге бөлінеді.

Бутан, С4Н10 — газ тәрізді қанық көмірсутек. Бутанның екі изомері бар: қалыпты СН3(СН2)2СН3 — газ, қайнау t — 0,5ӘС және изобутан немесе метилпропан (СН3)2СНСН3 — газ, қайнау t — 11ӘС. Бутанды алғаш рет 1849 жылы ағылшын химигі Э.Франкленд иодты этилдімырышпен әрекеттестіріп алған. Изобутанды А.М. Бутлеров өзінің органикалық қосылыстардың құрылыс теориясына сүйеніп, алғаш рет 1867 жылы йодты изобутилден синтездеген. Бутанды өндірісте табиғи газдан немесе мұнаймен серіктес газдардан алады. Бутан — бутадиен, сірке қышқылы, малеин ангидриді және изобутан өндірістеріндегі негізгі шикізат, сондай-ақ, мұнай өнімдерін парафинсіздендіргенде және асфальтсыздандырғанда қолданылатын еріткіш. Әлсіз наркотиктік әсері бар. Бутаннан бутадиен, уксус қышқылын, ал изобутаннан жоғарыоктанды бензин компоненттерін алады. Адам организміне зиянды.

Көмірсутек шикізаты – шикі мұнай, газ конденсаты, табиғи газ және ілеспе газ, битум, сондай-ақ шикі мұнайды, табиғи газды тазартқаннан кейін жанатын тақтатастарды және шайырлы құмдарды өңдегеннен кейін алынған көмірсутектер

Көмірсутек шикізатының кен орны – аумақ бойынша бір алаңға арналған және қолайлы тектоникалық құрылыммен немесе басқа түрдегі тұтқыштармен байланысты бір немесе бірнеше шоғырларда құрамында табиғи шоғырланған пайдалы қазбасы  бар жер қойнауының бөлігі;

Көмірсутек шикізатының қорлары – мұнайдың, конденсаттың массасы, сондай-ақ стандартты шарттарға (0,1 МПа және 20 oС) келтірілген, табылған, барланатын және игерілетін шоғырлардағы газдың көлемi;

Көмірсутек шикізаты шоғырларын сынамалы пайдалану – мұнай және мұнай-газ кен орындарында жүргізілетін және бұрғыланған барлау ұңғымаларын уақытша пайдалануды көздейтін операциялар;

көмірсутек шикізаты шоғырларын игерудi реттеу – түрлi технологиялық және техникалық іс-шаралар кешенiнiң көмегiмен көмiрсутек шикізатын алу процесін басқару.

Жер қойнауындағы шоғырлар көмірсутек шикізатының бастапқы табиғи фазалық жай-күйі бойынша бір фазалық және екі фазалық болып бөлінеді.

Бір фазалыққа жататындар:

ерітілген газы бар мұнайдан ғана тұратын мұнай шоғырлары;

төмен молекулярлы көмірсутек шикізатынан тұратын, құрамында табиғи газ ғана бар газ шоғырлары;

газ күйіндегі көмірсутекті конденсаты бар газдан тұратын газконденсатты шоғырлар.

Екі фазалық шоғырлар бастапқы табиғи түрінде қаттарда бір мезгілде бүркеме түрінде мұнайдың үстінде жатқан мұнай мен бос газды немесе  шоғырдың газконденсатты бөлігін және мұнай шоғыршағын ұстайды.

Көмірсутек шикізаты шоғырлары жалпы көлемінің мұнайға қаныққан Vн бөлігі көлемінің үлесіне байланысты тұтастай алғанда екі фазалық шоғырларға жататындар:

Vн>0,75 кезінде газды немесе  газ конденсатты бүркемесі бар  мұнайлы; 0,5<Vн<0,75 кезінде газ-мұнайлы немесе газконденсат мұнайлы;

0,25<Vн<0,50 кезінде мұнай-газды немесе мұнай-газконденсатты;

Vн<0,25 кезінде газды немесе мұнай шоғыршағы бар газконденсатты.

Екі фазалық шоғырлар үшін игерудің бастапқы жүйесі бірінші кезекті фазаны алуға бағытталады, оның көлемінің үлесі шоғырдың жалпы көлемінен асып түседі (50 пайыздан жоғары). Фазаны іріктеу кезегі  бойынша түпкілікті шешім техникалық-экономикалық есептерге негізделеді.

Көмірсутекті шикізат кен орындары кен орынның барлық шоғырларындағы көмірсутекті шикізаттың жалпы көлемінде мұнайға қаныққан Vн бөлігі көлемінің үлесіне байланысты мыналарға бөлінеді:

0,5< Vн <1 кезінде мұнайлы (онымен қоса газмұнайлы);

0,25<Vн<0,50 кезінде мұнай-газды (онымен қоса мұнай-газконденсатты);

Vн <0,25 кезінде газды  немесе газконденсатты.

Мұнай қорлары шоғырдың жалпы көлемінен 30 пайыздан аз болған жағдайда, төмен  көлемін мұнай қоры құраған жағдайда, қат қысымын агентті айдау арқылы ұстау түрінде іріктеуді алмастырумен мұнайгазконденсатты кен орнының мұнайлы және газконденсатты бөліктерін бір мезгілде  игеруге рұқсат етіледі.

 

 

3. Табиғи газ, физикалық-химиялық  қасиеттері

 

Табиғи газ — Жер қойнауларында органикалық заттардың анаэробты бөлінуі кезінде пайда болған газдар қоспасы. Табиғи газ пайдалы қазбалар қатарына жатады. Табиғи газ қабаттарда (жер қойнауларында) орналасқанда газтәрізді күйде - жекелеген шоғырлар (газ кендері) түрінде немесе мұнай-газ кенорындарының беткі бөлігіндегі арнайы газды қабат (шапка) ретінде немесе мұнайда, кей жағдайда суда ерітілген күйде де болады. Қалыпты жағдайда (101,325 кПа және 15 °C) табиғи газ тек газтәрізді күйде болады. Сондай-ақ табиғи газ табиғи газ гидраттары түрінде кристалл күйінде де кездесе береді. Таза табиғи газдың иісі мен түсі болмайды.

Газ – жер қабаты жағдайында газ кейіптес күйінде немесе мұнайда не суда еріген күйінде, ал қалыпты жағдайда тек қана газ кейіптес күйінде болатын көмірсутекті және көмірсутекті емес қосылыстар мен элементтердің табиғи қоспасы. Қалыпты жағдайда газдың негізгі құрамдастары метан және оның гомологтары - этан, пропан, бутандар болып табылады. Газ құрамында күкіртті сутегі, гелий, көмірқышқыл газы, азот, бейтарап газдар, кейде сынап болады. Этан, пропан, бутандар сұйытылған газ және химия өнеркәсібі өнімін өндіру үшін шикізат болып табылады.   
      Газдың негізгі қасиеттері молекулалық салмағы, қалыпты жағдайдағы тығыздығы, ауамен салыстырмалы тығыздығы, аумалы температура мен қысымы, сығылу коэффициенті, көлемдік коэффициенті, тұтқырлығы, гидрат түзгіштігі, жану жылылығы болып табылады. Қазақстан табиғи газ қорлары бойынша әлемде 15-ші, ТМД-да 4-ші орынға ие, сондықтан алкандардың тотығу конверсия процестеріне арналған аса тиімді, талғамды және тұрақты катализаторларды жасау практикалық жағынан маңызды және стратегиялық міндеттерге ие мәселе болып табылады. Метан табиғи газдың негізгі компоненті және ол атмосфераға өткен жағдайда булы эффекттінің дамуына жағдай жасайтын газдардың негізгісі екені белгілі. Метанның атмосфераға тасталынуын қысқарту едәуір оң экономикалық және экологиялық нәтижелерге алып келуге қабілетті. Бұндай байлықтың орынсыз қолданылуы және өнеркәсіптік өңдеу әдістерінің жоқтығына байланысты, метанды синтездеу процестерінде қолданатын катализаторларды өңдеуде тереңдетілген зерттеулер дамуы теориялық және практикалық тұрғысынан өте үлкен қызығушылық туғызады.