Hóa học dầu mỏ 1

Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Thảc s:Trỉång Hỉỵu Trç Trang 1 PHÁƯN I THNH PHÁƯN DÁƯU M V KHÊ Dáưu m v khê l nhỉỵng ngưn hydrocacbon phong phụ nháút cọ trong thiãn nhiãn.Dáưu m cng nhỉ khê, ngy cng phạt hiãûn âỉåüc nhiãưu v háưu nhỉ åí dáu cng tháúy dáưu m v khê khäng nhiãưu thç êt. Nhỉng cọ thãø nọi, khäng cọ loải dáưu m no trãn thãú giåïi lải cọ thnh pháưn giäúng nhau hon ton c, m chụng ráút khạc nhau v thay âäøi theo trong phảm vi ráút räüng. Sỉû khạc nhau ráút nhiãưu vãư thnh pháưn dáưu m â l mäüt váún âãư khoa hc ráút låïn v cọ nhiãưu cạch gii thêch khạc nhau nhỉng nọi chung, mún lm sạng t váún âãư ny cáưn phi tråí vãư cüi ngưn ca nọ, nghéa l phi xem xẹt quạ trçnh hçnh thnh v biãún âäøi ca dáưu v khê trong lng âáút. Tuy nhiãn, cho âãún nay cng chỉa cọ nhỉỵng kiãún nháûn âënh nháút trê vãư ngưn gäúc v sỉû biãún âäøi tảo thnh dáưu khê, tháûm chê cọ nhiãưu nh khoa hc trong lénh vỉûc ny cn cho ràòng, cho âãún khi con ngỉåìi sỉí dủng âãún git dáưu cúi cng trãn hnh tinh ny, chỉa chàõc váún âãư ngưn gäúc ca dáưu khê â âỉåüc sạng t hon ton. Viãûc nghiãn cỉïu thnh pháưn ca khê bàòng cạc phỉång phạp váût l hiãûn âải ( Sàõc khê phäø khäúi, phäø häưng ngoải, phäø tỉí ngoải, phäø cäüng hỉåíng tỉì hảt nhán ) kãút håüp våïi cạc phỉång phạp váût l cäø truưn ( chỉng cáút thỉåìng , chỉng cáút phán tỉí , chỉng cáút âàóng phê, chỉng trêch ly, kãút tinh, trêch ly, khuúch tạn nhiãût.v.v ) â gọp pháưn âạng kãø vo viãûc hiãøu biãút thãm ngưn gäúc cạc váût liãûu hỉỵu cå ban âáưu tảo thnh dáưu khê v quạ trçnh biãún âäøi chụng. Ngỉåüc lải, khi nhỉỵng sỉû tçm kiãúm v nháûn âënh vãư ngưn gäúc tảo thnh dáưu khê dáưn dáưn âỉåüc sạng t, viãûc nghiãn cỉïu v gii thêch sỉû khạc nhau vãư thnh pháưn ca cạc loải dáưu trãn thãú giåïi cng âỉåüc thûn tiãûn v r rng hån. Vç váûy, váún âãư nghiãn cỉïu thnh pháưn ca dáưu v khê â khai thạc âỉåüc v váún âãư ngưn gäúc, sỉû tảo thnh v biãún âäøi ca dáưu khê trong lng âáút l hai váún âãư liãn quan vä cng khàng khêt. 1.Ngưn gäúc ca dáưu m v khê 1.1. Nhỉỵng váût liãûu hỉỵu cå ban âáưu Nhỉỵng váût liãûu hỉỵu cå ban âáưu (hay cn gi l nhỉỵng cháút mẻ â ra dáưu khê) ca dáưu khê hiãûn nay ch úu l nhỉỵng sinh váût säúng åí biãøn : ph du, thỉûc váût dỉåïi biãøn v cac âäüng váût låïn dỉåïi biãún. Tuy nhiãn, vç biãøn l nåi häüi tủ cạc dng säng trãn âáút liãưn nãn táút nhiãn s cọ c cạc âäüng thỉûc váût (v c xạc chãút ca chụng) cọ ngưn gäúc tỉì trãn cản. Táút c nhỉỵng váût liãûu hỉỵu cå trãn âáy âãưu cọ thãø l cháút mẻ ca dáưu khê, cng cọ thãø vç sỉû phỉïc tảp trong cạc váût liãûu ban âáưu âọ â dáøn âãún sỉû tảo thnh cạc loải dáưu m cọ thnh pháưn thay âäøi khạc nhau. Tuy váûy, nhỉỵng loải sinh váût åí biãøn váùn l nhỉỵng loải ch úu âãø tảo thnh dáưu khê. Trong säú nhỉỵng loải sinh váût åí biãøn, thç khäng phi nhỉỵng sinh váût låïn nhỉ cạc Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Thảc s:Trỉång Hỉỵu Trç Trang 2 loải rong, to (thỉûc váût), cạc loải cạ, täm (âäüng váût) l ngưn váût liãûu ban âáưu ch úu, m chênh l cạc loải sinh váût bẹ nhỉ cạc loải ph du (thỉûc váût v âäüng váût l ngưn váût liãûu ch úu nháút âãø tảo thnh dáưu khê. Ph du âỉåüc gi chung cho cạc loải sinh váût nh, hoảt âäüng våïi bạn kênh hẻp, thỉåìng åí tải chäù (hồûc nãúu cọ di cỉ âáy âọ l do dng chy ca nỉåïc). Chụng ráút bẹ, kêch thỉåïc khong vi milimet thỉåìng l àn thỉïc àn ca cạc loải âäüng váût åí biãøn. Chênh vç váûy, säú lỉåüng ca chụng ráút nhiãưu, âàûc biãút l cạc loải ph du thỉûc váût. 1.2. Nhỉỵng giai âoản tảo thnh dáưu khê Tỉì nhỉỵng váût liãûu hỉỵu cå ban âáưu cọ sàón trong biãøn hồûc do nỉåïc ca cạc dng säng mang âãún, âãø tảo thnh dáưu khê nhỉ ngy nay phi tri qua quạ trçnh têch âng v biãún âäøi, xy ra trong khong thåìi gian êt nháút l hng triãûn nàm dỉåïi nhiãưu âiãưu kiãûn khạc nhau vãư mäi trỉåìng (oxi hoạ hay khỉí), nhiãût âäü, ạp sút, tạc dủng ca vi khøn hay tạc dủng xục tạc ca cạc khong cháút, tháûm chê cng cọ thãø chëu tạc dủng ca cạc bỉïc xả do sỉû phọng xả åí lng âáút. Quạ trçnh tảo thnh v biãún âäøi tỉì váût liãûu hỉỵu cå ban âáưu thnh dáưu khê l mäüt quạ trçnh liãn tủc, song cọ thãø phán chia thnh cạc giai âoản sau: 1.2.1 Giai âoản 1: Têch âng cạc váût liãûu hỉỵu cå ban âáưu Nhỉỵng váût liãûu hỉỵu cå ban âáưu, d l loải âäüng váût åí dáút liãưn do nỉåïc mang ra biãøn hay cạc loải âäüng váût sinh trỉåíng åí biãøn, nọi chung l sau khi chãút, âãưu bë làõng âng xúng âạy biãøn. ÅÍ trong nỉåïc biãøn lải cọ ráút nhiãưu vi khøn, tytheo mäi trỉåìng m cọ thãø täưn tải âäüng váût hiãúu khê hay úm khê. Cạc vi khøn hiãøu khê hay úm khê nọi chung cọ nhiãưu, ngay åí chiãưu sáu ca âạy bãø âãún 2000m säú lỉåüng vi khøn hiãúu cng cọ tỉì khong 16-49 triãûu con cn cạc vi khøn úm khê cọ khong 1,3 âãún 5,2 triãûu con trong mäüt gam váût liãûu tráưm têch. Nhỉng cng xúng sáu vo låïp tráưm têch, säú lỉåüng vi khøn s cng gim mảnh hån. Chàóng hản, xúng sáu 45-55cm trong låïp tráưm têch vi khøn hiãúu khê s cn 500- 8700, trong khi âọ cạc vi khøn úm khê cọ thãø cn âãún 6000-14000 tênh cho mäüt gam tráưm têch. Cho nãn, sau khi cạc âäüng thỉûc váût bë chãút, láûp tỉïc bë cạc vi khøn tạc dủng. Nhỉỵng thnh pháưn no dãù bë phạ hy nháút, thç vi khøn s phạ hy tảo thnh cạc sn pháøm khê v cạc sn pháøm hatan trong nỉåïc räưi tn mạc khàõp mi nåi, cn thnh pháưn no bãưn vỉỵng chỉa bë phạ hy hồûc chỉa këp bë phạ hy, s dáưn làõng âng tảo thnh låïp tráưm têch åí âạy biãøn. Sỉû làõng âng ny trong thiãn nhiãn xy ra vä cng cháûm chảp (1-2mm âãún vi cm / 1000 nàm). Trong thnh pháưn ca cạc xạc âäüng thỉûc váût, nọi chung âãưu chỉïa cạc håüp cháút hỉỵu cå nhỉ hydrat cacbon, cạc cháút albumin, cạc cháút lipit (bao gäưm cạc axit bẹo, sạp, nhỉûa, dáưu, cạc hydrocacbon cao phán tỉí .v v ). Cạc cháút albumin nọi chung ráút dãù bë cạc vi khøn phán hy, do âọ khäng thãø gọp pháưn tảo nãn dáưu v khê âỉåüc. Tuy nhiãn, Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Thảc s:Trỉång Hỉỵu Trç Trang 3 chụng cng cọ thãø tảo ra mäüt säú håüp cháút chỉïa Nitå v S tỉång âäúi bãưn vỉỵng, v sau ny cạc håüp cháút ny s nàòm láøn vo thnh pháưn ca dáưu m. Cạc hydrat cacbon, âàûc biãût l nhỉỵng loải phán tỉí lỉåüng tháúp cng l cạc håüp cháút khäng bãưn vỉỵng, dỉåïi tạc dủng ca vi khøn chụng bë phán hy mäüt pháưn tảo thnh khê v cạc cháút tan trong nỉåïc. Pháưn cn lải khäng bë phạ hy båíi vi khøn cọ thãø tham gia vo quạ trinh biãún âäøi âãø tảo thnh dáưu khê. Nọi chung, mỉïc âäü phán hycạc hydrat cacbon v albumin thnh khê v cạc håüp cháút tan trong nỉåïc phủ thüc ráút låïn vo hon cnh xung quanh khi làõng âng. Cạc cháút khê tảo thnh do tạc dủng phán hy ca cạc vi khøn lãn albumin v hydrat cacbon phäø biãún l CO 2 , NH 3 , H 2 S, N 2 , CH 4 . Tuût nhiãn trong sn pháøm khê ny khäng tçm tháúy hydrocacbon khê nàûng hån CH 4 . Thỉûc ra cng phạt hiãûn âỉåüc mäüt säú hydrocacbon C 2 , C 3 , C 4 nhỉng vä cng bẹ, t säú giỉỵa lỉåüng CH 4 trãn täøng säú cạc hydrocacbon nàûng hån âảt âãún 21.000. Cho nãn, nãúu so sạnh våïi thnh pháưn khê thiãn nhiãn, thç s khäng tháúy giäúng nhau chụt no c vç trong thnh pháưn khê thiãn nhiãn hm lỉåüng hydrocacbon C 2 , C 3 , C 4 , C 5 âãưu cọ våïi mäüt hm lỉåüng âạng kãø. Nhỉ váûy, trong thnh pháưn hỉỵu cå ca cạc xạc âäüng thỉûc váût cạc cháút lipit l bãưn vỉỵng nháút, khäng bë vi khøn phạ hy. Nọ âỉåüc bo vãû tỉång âäúi ngun vẻn khi làõng âng v do âọ cọ vai tr quan trng trong sỉû biãún âäøi vãư sau tảo thnh sn pháøm dáưu khê. 1.2.2 Giai âoản 2: Biãún âäøi cạc cháút hỉỵu cå bãưn vỉỵng thnh cạc hydrocacbon ban âáưu ca dáưu khê Nhỉỵng cháút hỉỵu cå bãn vỉỵng khäng bë cạc vi khøn phạ hy åí giai âoản mäüt chênh l cạc håüp cháút lipit. Lipit l mäüt nhọm chung cạc cháút m âàûc trỉng ca chụng trong phán tỉí cọ cạc hydrocacbon mảch thàóng hồûc mảch vng, nhỉ cạc axit bẹo, cạc este ca cạc axit bẹo (Triglyxãrit), cạc rỉåüu cao, cạc aminoaxit, cạc cháút sạp, nhỉûa, cạc terpen, cạc cháút mang mu (pigmen), ligin, cạc cháút axit humic v v , tyuf theo cạc âäüng thỉûc váût l loải hả âàóng (Rong, to, ph du) hay thỉåüng âàóng (cáy cäúi trãn cản, âäüng váût låïn åí biãøn ) m trong thnh pháưn ca cạc cháút lipit s thay âäøi khac nhau. Nhỉỵng axit bẹo ca âäüng thỉûc váût trãn cản thỉåìng loải C 18 l phäø biãún trong khi âọ, cạc axit bẹo ca âäüng thỉûc váût åí dỉåïi biãøn (thỉåüng âàóng hồûc hả âàóng) pháưn âäng âãưu tỉì C 20 - C 24 . Loải axit bẹo ca âäüng thỉûc váût trãn cản thỉåìng l axit bẹo no, cn loải dỉåïi biãøn thỉåìng l axit khäng no. Cn måí v cạc axit bẹo ca nhỉỵng loải ph du thỉåìng l loải khäng no, tỉì C 14 tråí lãn, v âàûc biãût l loải cọ säú ngun tỉí cacbon trong mảch l säú chàón thỉåìng chiãúm pháưn låïn (hydrocacbon C 14 , C 16 , C 18 C 20 v cao hån). Nhçn chung, cạc axit bẹo ca âäüng thỉûc váût trong cạc tráưm têch åí biãøn, âãưu tháúy loải cáúu trục cọ säú ngun tỉí cacbon trong mảch l säú chàón chiãúm pháưn ch úu. Trong nhỉỵng âiãưu kiãûn nhiãût âäü, ạp sút, xục tạc, thåìi gian kẹo di â nãu åí trãn cạc thnh pháưn hỉỵu cå bãưn vỉỵng våïi vi khøn âãưu bë biãún âäøi do cạc phn ỉïng hoạ hc tảo nãn cạc hydrocacbon ban âáưu ca dáưu khê. Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Tọm lải, trong giai âoản 2 ca quạ trçnh tảo thnh dáưu m, cạc cháút hỉỵu cå cọ trong låïp tráưm têch chëu nhiãưu biãún âäøi hoạ hc dỉåïi nh hỉåíng ca nhiãût âäü, ạp sút, xục tạc v thåìi gian di. Nhỉỵng håüp cháút ban âáưu ca dáưu m cọ cáúu trục phỉïc tảp, mảch phán tỉí di, säú lỉåüng ngun tỉí cacbon cao, nhỉỵng hydrocacbon vng cọ nhiãưu nhạnh phủ xung quanh biãún âäøi thnh cạc håüp cháút cọ phán tỉí nh hån, cáúu trục âån gin hån. Thåìi gian cng di, mỉïc âäü lụn chçm cng sáu, cng cọ xu hỉåïng tảo nãún cạc phán tỉí bẹ hån, nhỉỵng nhạnh bë âỉït gy tảo nãn cạc parafin mảch ngàõn, cho âãún khê. Nhỉỵng hãû vng ngỉng tủ låïn cng cọ thãø bë âỉït gy tảo thnh cạc vng cọ säú lỉåüng vng êt hån. Chiãưu hỉåïng biãún âäøi åí nhiãût âäü cao ca cạc hydrocacbon thåm l cọ thãø chuøn sang Naphten, v sau âọ tỉì Naphten sang parafin. Chênh vç váûy, thåìi gian cng di, âäü lụn chçm cng sáu dáưu âỉåüc tảo thnh chỉïa nhiãưu hydrocacbon parafinic våïi trng lỉåüng phán tỉí ngy cng nh tỉïc cọ nhiãưu pháưn nhẻ. Cng sáu hån nỉỵa, cọ kh nàng chuøn hon ton thnh khê hydrocacbon. Trong cạc hydrocacbon thç mãtan l bãưn vỉỵng nháút nãn cúi cng hm lỉåüng mã tan trong khê ráút cao. Do âọ åí âäü sáu lụn chçm khong 5 âãún 7 km thç quạ trçnh tảo dáưu xem nhỉ kãút thục v chuøn sang quạ trçnh tảo khê. Sỉû hçnh thnh cạc m khê thiãn nhiãn chênh l kãút qu ca quạ trçnh biãún âäøi liãn tủc nhỉ trãn. Cho nãn nãúu xẹt theo chiãưu sáu ca låïp tráưm têch s tháúy quạ trçnh biãún âäøi xy ra nhỉ sau (hçnh 1). ÅÍí låïp tráưm têch trãn cng hçnh thnh mäüt khu vỉûc sinh hoạ nghéa l khu vỉûc chëu nh hỉåíng ca vi khøn, tảo nãn cạc sn pháøm khê (CH 4 , CO 2 ) thoạt ra ngoi. Sau khi khu vỉûc sinh hoạ kãút thục, chuøn sang khu vỉûc quạ âäü âãø tỉì âọ bàõt âáưu hçnh thnh khu vỉûc hoạ hc thưn tu. Khu vỉûc ny bao gäưm pháưn âäü sáu tỉì 1-2 km tråí xúng sáu hån. V bn thán khu vỉûc ny cng cọ thãø chia thnh hai khu vỉûc nh: khu vỉïc dáưu khê ( åí trãn) v khu vỉûc khê(åí dỉåïi) Nhỉ váûy, cng lụn chçm xúng sáu thnh pháưn hoạ hc ca dáưu s thay âäøi theo chiãưu hỉåïng tàng dáưn cạc hydrocacbon parafinic våïi trng lỉåüng phán tỉí bẹ v êt cáúu trục nhạnh nãn dáưu s cng nhẻ dáưn. Thê dủ:Ngỉåìi ta â tçm âỉåüc mäúi quan hãû giỉỵa chiãưu sáu ca táưng chỉïa dáưu våïi t trng ca dáưu nhỉ sau: b H a d 20 4 += Trong âọ : - d 20 4 : t trng dáưu m - H: chiãưu sáu ca táưng chỉïa dáưu (m) - a,b: hãû säú tỉìng vng.Vng táy Siberi a = 0.000062 b = 1.017 Vng táy Volga - Uran a = 0.00004 b = 1.094 Thảc s:Trỉång Hỉỵu Trç Trang 4 Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Cho nãn, mỉïc âäü biãún âäøi tênh cháút ( gi tàõt l âäü biãún cháút, khäng nãn hiãøu l biãún âäøi pháøm cháút theo hỉåïng xáúu âi m åí âáy l ngỉåüc lải) cng cao tênh cháút ca dáưu cng täút, cng âàûc trỉng, hm lỉåüng hydrocacbon parafin trong pháưn nhẻ cng nhiãưu, t trng dáưu cng nh. Dobrianski âỉa ra hãû säú k âàûc trỉng cho âäü biãún cháút ca dáưu nhỉ sau : 20 4 d*10 P*B K = Trong âọ : -B: Hm lỉåüng pháưn nhẻ trong dáưu ( cọ nhiãût âäü säi âãún 130 o C ) -P: hm lỉåüng hydrocacbon parafinic trong phán âoản âọ - d 20 4 : t trng dáưu m Nọi chung âãø âàûc trỉng cho âäü biãún cháút ca dáưu nhiãưu nh nghiãn cỉïu â âỉa ra nhiãưu hãû säú khạc nỉỵa, nhỉ hãû säú Cúcski, hãû säú Smit, hãû säú Simanski Cng cáưn phi nọi thãm ràòng sỉû biãún âäøi thnh pháưn hoạ hc ca dáưu trong quạ trçng biãún cháút theo chiãưu hỉåïng gim dáưn hydrocacbon thåm nhiãưu vng, gim dáưn hydrocacbon Naphtenic nhiãưu vng, tàng dáưn hydrocacbon parafinic nhẻ phi âi hi cọ hydro. Âáy thỉûc l mäüt váún âãư chỉa sạng t. Tuy váûy, cng cọ nhiãưu kiãún cho ràòng, cọ thãø cọ sỉû tham gia ca vi khøn åí âáy. Zo Bell (M) â tçm tháúy cạc vi khøn säúng khäng chè trong cạc låïp tráưm têch tr, m ngay c trong cạ táưng chỉïa dáưu, v â xạc âënh ngay åí nhiãût âäü 85 o C hồûc cao hån, trong mäi trỉåìng múi cng khäng giãút chãút âỉåüc vi khøn. Zo Bell cng â tçm tháúy âỉåüc 30 dảng vi khøn cọ kh nàng lãn men cạc håüp cháút hỉỵu cå tảo ra hydro, nhỉỵng vi khøn ny thỉåìng gàûp trong ao häư, trong cạc âáút âạ tráưm têch, trong nỉåïc. Nhỉng bãn cảnh nhỉỵng loải vi khøn tảo ra hydro, äng cng â phạt hiãûn âỉåüc nhỉỵng loải vi khøn cáưn hydro âãø cọ thãø thỉûc hiãûn âỉåüc cạc phn ỉïng khỉí O, S, N, P cọ trong cạc xạc âäüng thỉûc váût. Bãn cảnh âọ, mäüt säú kiãún nhỉ Lind lải cho ràòng cng cọ thãø vç cạc låïp tráưm têch nàòm åí dỉåïi sáu gáưn nhỉỵng vng cọ cạc loải khoạng phọng xả, cho nãn dỉåïi tạc dủng bỉïc xả ca cạc tia, tỉì cạc hydrocacbon cọ thãø tạch thnh hydro v cạc sn pháøm hydrocacbon khäng no khạc. Trong thnh pháưn ca khê thiãn nhiãn, nhiãưu khi gàûp ráút nhiãưu He. ÅÍ nhỉỵng loải khê nhỉ váûy khäng bao giåì bàõt gàûp hydro. Âiãưu âọ cng cọ thãø chênh do tạc dủng ca cạc hảt â tảo ra Heli. Tuy nhiãn, loải kiãún vãư vai tr ca phọng xả trong quạ trçnh tảo thnh dáưu khê váùn khäng âỉåüc nhiãưu ngỉåìi ng häü vç ráút êt bàòng chỉïng. 1.2.3 Giai âoản 2: Sỉû di cỉ ca dáưu - khê âãún cạc bäưn chỉïa thiãn nhiãn Dáưu v khê âỉåüc tảo thnh thỉåìng nàòm dỉåïi dảng phán bäú ri rạc trong låïp tráưm têch chỉïa dáưu v âỉåüc gi l âạ “mẻ”. Vç ạp sút trong cạc låïp tráưm têch ráút cao v vç nhỉỵng sỉû biãún âäüng ca âëa cháút, nhỉỵng hydrocacbon lng v khê ca dáưu khê âỉåüc tảo Thảc s:Trỉång Hỉỵu Trç Trang 5 Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Thảc s:Trỉång Hỉỵu Trç Trang 6 ra trong âạ “mẻ” liãưn bë âáøy ra ngoi, v büc chụng phi di cỉ âãún nåi måïi. Quạ trçnh di cỉ âọ thỉåìng xy ra trong cạc låïp sa thảch âạ väi hồûc cạc loải nham thảch cọ âäü räøng, xäúp, cn âỉåüc gi l âạ “ chỉïa” âäưng thåìi nọ s åí lải trãn âọ nãúu cáúu trục âëa cháút cọ kh nàng giỉí âỉåüc nọ v bo vãû nọ, nghéa l tảo âỉåüc nhỉỵng bäưn chỉïa thiãn nhiãn. Nhỉỵng bäưn chỉïa thiãn nhiãn ny l nhỉỵng “báøy” ( vo m khäng ra âỉåüc nỉỵa ) våïi cáúu trục bao giåì cng cọ mäüt táưng âạ chàõn åí phêa trãn, thỉåìng l låïp âạ, bn mën hồûc nụt múi cọ tạúc dủng giỉí dáưu khê åí lải. Trong quạ trçnh di cỉ âọ tênh cháút v thnh pháưn ca dáưu khê cọ biãún âäøi. Vç âi qua nhỉỵng låïp váût liãûu xäúp nãn nhỉỵng hiãn tỉåüng váût l nhỉ lc, háúp thủ phán chia sàõc k hồûc hatan nhỉỵng loải cọ thãø hatan âỉåüc âãưu cọ kh nàng xy ra våïi cạc mỉïc âäü khạc nhau. Kãút qu ca nọ thỉåìng lm cho dáưu nhẻ hån, nhỉỵng håüp cháút cọ cỉûc háûp phủ mảnh âỉåüc giỉí lải trãn âỉåìng di cỉ v do âọ, nhỉûa asphalten cng gim, cn khê s cng gim mãtan hån. 1.2.4 Giai âan 4 : Biãún âäøi tiãúp tủc trong bäưn chỉïa tỉû nhiãn. ÅÍ giai âoản ny tênh cháút ca dáưu khê biãún âäøi ráút êt, khäng âạng kãø. Tuy nhiãn, dỉåïi nh hỉåíng ca nhiãût âäü, xục tạc, vi khøn, ca phọng xả thỉåìng váùn trỉïc tiãúp tạc âäüng , cạc håüp cháút hỉỵu cå ca dáưu v khê váùn cọ thãø tiãúp tủc bë biãún âäøi thãm, theo chiãưu hỉåïng lm tàng âäü biãún cháút. Ngoi ra, nãúu cạc “báøy“ chỉïa dáưu nàòm khäng sáu làõm, táưng âạ chàõn khäng â kh nàng ba vãû täút, mäüt bäü pháưn dáưu khê cọ thãø bay håi, tháûm chê cọ thãø lm cho dáưu xáúu âi nãúu bë Oxy hoạ do sỉû xám nháûp ca nỉåïc cọ hatan oxy ca khäng khê. Kãút qu dáưu lải nàûng thãm, gim máút pháưn nhẻ, dáưu tråí nãn nhiãưu nhỉûa- asphalten. Tọm lải dáưu v khê hydrocacbon trong thiãn nhiãn âãưu cọ cng mäüt ngưn gäúc. Chênh vç váûy, nåi no cọ dáưu cng s cọ khê v ngỉåüc lải. Tuy nhiãn do quạ trçnh di cỉ cọ thãø khạc nhau, nãn màûc d chụng âỉåüc sinh ra åí mäüt nåi chụng váùn cọ thãø cỉ trụ åí nhỉỵng nåi khạc xa nhau. Vç váûy cọ thãø gàûp nhỉỵng “báøy” chỉïa khê nàòm xa “ báøy” chỉïa dáưu. 1.3 Nỉåïc trong cạc táưng chỉïa dáưu khê Trong cạc táng chỉïa dáưu (m dáưu) bao giåì cng cọ nỉåïc nàòm tiãúp xục våïi dáưu. Nỉåïc ny ch úu cọ tỉì 2 ngưn gäúc: nỉåïc ca khê quøn tỉïc l nỉåïc mỉa tháúm vo âáút v di cỉ vo cạc táưng âáút âạ, v nỉåïc giỉí lải trong cạc låïp tráưm têch trong quạ trçnh làõng âng v lụn chçm, nỉåïc ny ch úu l nỉåïc biãøn. Trong quạ trçnh tảo thnh dáưu - khê, nãúu cạc váût liãûu ban âáưu chëu nhiãưu tạc âäüng khạc nhau ca vi khøn, nhiãût âäü, xục tạc, ạp sút, dáøn âãún sỉû tảo thnh dáưu khê thç bn thán thnh pháưn cạc múi khoạng hatan trong nỉåïc (cọ trong nỉåïc biãøn hồûc Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Thảc s:Trỉång Hỉỵu Trç Trang 7 cọ trong nỉåïc ngáưm khi âi qua cạc táưng âáút âạ s hatan múi khoạng dãù tan) cng bë thay âäøi. Chiãưu hỉåïng chung ca sỉû thay âäøi ny l: 1.3.1 Khỉí lỉu hunh cạc múi sunfat Nhỉỵng múi sunfat hatan trong nỉåïc, dỉåïi tạc dủng ca vi khøn hiãúu khê hồûc úm khê, âãưu cọ kh nàng bë khỉí thnh H 2 S v do âọ lm cho nỉåïc ngho cạc gäúc SO 4 2- . Màût khạc, khi trong nỉåïc cọ cạc múi sunfat nàòm tiãúp xục våïi cạc hydrcacbon ca dáưu khê vỉìa âỉåüc tảo ra, cng cọ thãø xy ra quạ trçnh biãún âäøi nhỉ sau: CaSO 4 + CH 4 = CaS + CO 2 + H 2 O Tiãúp sau âọ l phn ỉïng âáøy ra H 2 S do sỉû cọ màût ca axit cacbonic CaS + CO 2 + H 2 O = CaCO 3 + H 2 S Do âọ, thnh pháưn hoạ hc ca nỉåïc trong cạc táưng chỉïa dáưu -khê thỉåìng ráút ngho ion SO 4 2- nhỉng lải giu H 2 S hatan. Âọ cng chênh l dáúu hiãûu giạn tiãúp trong quạ trçnh tçm kiãúm dáưu khê, nãúu nháûn tháúy trong nỉåïc khoan cọ hm lỉåüng ion SO 4 2- quạ tháúp hồûc khäng cọ, v hm lỉåüng H 2 S d ráút êt, cọ thãø nghé ràòng nỉåïc ny åí gáưn hay âỉåïc tiãúp xục våïi cạc táưng chỉïa dáưu khê. Màût khạc, vç H 2 S ráút dãù bë oxy hoạ, cho nãn do mäüt ngun nhán no âọ cọ sỉû xút hiãn ca oxy khäng khê (ngun nhán kiãún tảo âëa cháút chàóng hản) cọ kh nàng xy ra phn ỉïng oxy hoạ H 2 S tảo ra S ngun täú. H 2 S + 1/2O 2 = S + H 2 O 1.3.2 Lm giu thãm cạc múi cacbonat Nhỉ â tháúy åí trãn, trong phỉång trçnh cạc phn ỉïng khỉí múi sunfat, thç âäưng thåìi tảo ra cạc múi cacbonat. Nhỉng nhỉỵng múi cacbonat ny nọi chung cọ âäü hatan kẹm trong nỉåïc, nãn cọ thãø tảo kãút ta. Tuy nhiãn, vç trong nỉåïc cọ màût CO 2 (CO 2 ny cọ thãø l do cạc axit hỉỵu cå trong váût liãûu tảo dáưu hồûc trong dáưu tạc dủng våïi cạc khoạng cacbonat) nãn s xy ra phn ỉïng tảo nãn cạc bicacbonat: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3 ) 2 MgCO 3 + CO 2 + H 2 O = Mg(HCO 3 ) 2 Cho nãn hm lỉåüng cạc múi cacbonat canxi v magiã trong nỉåïc åí cạc táưng chỉïa dáưu khê cọ thãø thay âäøi trong giåïi hản räüng tythüc vo ạp sút riãng pháưn ca CO 2 . Nãúu trong thnh pháưn ca nỉåïc ban âáưu cọ nhiãưu sunfat natri, thç quạ trçnh khỉí lỉu hunh s tảo ra cạc sunfat natri nhỉng cạc sunfat natri lải dãù tan trong nỉåïc khäng kãút ta nhỉ cạc sunfat canxi. Do âọ hm lỉåüng ion cacbonat s ráút cao. Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Thảc s:Trỉång Hỉỵu Trç Trang 8 Trong trỉåìng håüp hm lỉåüng ion cacbonat trong nỉåïc khoan cao cọ thãø nghé ràòng åí âáy â thỉûc hiãûn quạ trçnh khỉ lỉu hunh v âọ l sn pháím ca quạ trçnh khỉí lỉu hunh ca ca nỉåïc chỉïa natri sunfat. Ngỉåüc lải trong trỉåìng håüp hm lỉåüng ion CO 3 2- êt, âäưng thåìi SO 4 2- cng khäng tháúy cọ thãø nghé ràòng åí âáy cng â thỉûc hiãûn quạ trçnh khỉí S, nhỉng âọ l S ca cạc múi canxi v magiã. Cúi cng, nãúu trong thnh pháưn nỉåïc khoan ngho cạc múi cacbonat, giu cạc múi sunfat, khäng cọ H 2 S, cọ thãø kãút lûn ràòng, nỉåïc ny khäng biãún âäøi gç c theo hai chiãưu hỉåïng nọi trãn, cọ nghéa l chụng chàóng liãn quan gç âãún cạc táưng chỉïa dáưu - khê c. 1.3.3 Thay âäøi âäü khoạng v thnh pháưn khoạng Sỉû thay âäü khoạng hoạ ( âäü chỉïa cạc múi khoạng nọi chung ) cọ thãø theo hai chiãưu hỉåïng : tàng âäü khoạng hoạ v gim âäü khoạng hoạ. Âa pháưn åí cạc m dáưu âãưu tháúy khi tàng chiãưu sáu âäü lụn chçm âäü khoạng tàng lãn. Táưng nàòm dỉåïi sáu hån âäü khoạng hoạ trong nỉåïc cng cao hån. Ngun nhán cọ l vç nhiãût âäü tàng cao, sỉû bäúc håi nỉåïc cọ thãø xy ra lm cho näưng âäü cạc múi khoạng tàng cao. Màût khạc åí nhỉỵng låïp tráưm têch gáưn bãư màût, thç kh nàng nỉåïc ngt (nỉåïc khê quøn) tháúm vo dãù, pha long näưng âäü múi khoạng cọ trong nỉåïc åí âáy. Tuy nhiãn, cng cọ trỉåìng håüp ngỉåüc lải, cọ nhỉỵng táưng chỉïa dáưu nàòm sáu, nỉåïc åí âọ lải cọ âäü khoạng åí âọ lải cọ âäü khoạng tháúp hån åí nhỉỵng táưng trãn âọ. Trong trỉåìng håüp ny cọ thãø do nhỉỵng sỉû biãún âäüng kiãún tảo ca v trại âáút, gáy ra cạc vãút nỉït v cọ sỉû xám nháûp ca nỉåïc khê quøn ( nỉåïc ngt). Trong quạ trçnh biãún âäøi nọi chung ca nỉåïc táút nhiãn cọ thãø xy ra sỉû biãún âäøi thnh pháưn ca nỉåïc do quạ trçnh háúp thủ trao âäøi cation ca nỉåïc våïi cạc khoạng cháút xung quanh, thê dủ : Na + trong nỉåïc cọ thãø trao âäøi våïi cạc ion Ca ++ trong cạc âạ cacbonat lm cho hm lỉåüng Ca ++ tàng lãn, hồûc CaSO 4 trong nỉåïc cọ thãø trao âäøi våïi khoạng cháút chỉïa Na + lm cho thnh pháưn nỉåïc cọ nhiãưu Na 2 SO 4 . Do nhỉỵng sỉû biãún âäøi âọ, thnh pháưn ca nỉåïc trong cạc táưng dáưu khê thay âäøi ráút khạc nhau, tythüc vo cạc âạ chỉïa åí âọ. Cng cáưn chụ l trong nỉåïc tiãúp xục våïi dáưu cọ tçm tháúy mäüt säú kim loải nhọm B hatan trong nỉåïc khoan nhỉ Fe, Ni, Co. Vç mäi trỉåìng nỉåïc dáưu åí âáy cọ tênh cháút khỉí â lm gim kh nàng oxy hoạ ca kim loải nãn cạc kim loải ny s nàòm dỉåïi dảng khỉí. Chênh vç thãú, khi phạt hiãûn thnh pháưn nỉåïc khoan cọ cạc kim loải kãø trãn, s cọ thãø nghé ngay âãún mäüt sỉû liãn quan ca nỉåïc ny âãún mäüt táưng chỉïa dáưu no âọ nàòm cảnh nọ. Tọm lải, nỉåïc nàòm cảnh dáưu v khê chëu nh hỉåíng nhau lm cho thnh pháưn dáưu v nỉåïc cng cọ sỉû thay âäi nháút âënh. Nghiãn cỉïu thnh pháưn ca nỉåïc tỉì cạc läø khoan thàm d dáưu m cọ tạc dủng phạn âoạn kh nàng chỉïa dáưu khê åí nhỉỵng khu vỉûc âọ âỉåüc chênh xạc hån. Màût khạc khi khai thạc, nỉåïc s láøn theo dáưu v cng thoạt ra Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Thảc s:Trỉång Hỉỵu Trç Trang 9 khi giãúng khoan. Chênh vç váûy, nỉåïc ny gi l nỉåïc khoan. Nọi chung, nỉåïc khoan v dáưu l hãû thäúng khäng tan láøn vo nhau nãn dãù tạch. Song vç khi thoạt qua läø khoan våïi täúc âäü låïn ( täúc âäü xoạy), nãn dãù dng tảo ra cạc nh tỉång “ nỉåïc trong dáưu” hồûc “dáưu trong nỉåïc” do âọ sau khi làõng giãúng, âải bäü pháưn nỉåïc khoan âỉåüc tạch ra, mäüt bäü pháûn nh ca nỉåïc váùn cn nàòm lải åí dảng nh tỉång lå lỉíng trong dáưu ráút kho tạch, vç váûy lm cho dáưu cọ láøn nỉåïc v cạc khoạng cháút hatan trong âọ. Âiãưu ny cọ nh hỉåïng âãún quạ trçnh sỉí dủng dáưu vãư sau ny. 2.Thnh pháưn hoạ hc ca dáưu m v khê Thnh pháưn hoạ hc ca dáưu m v khê nọi chung ráút phỉïc tảp. Khi kho sạt thnh pháưn dáưu m v khê ca nhiãưu m dáưu trãn thãú giåïi, âãưu tháúy khäng dáưu no giäúng hàón dáưu no, cọ bao nhiãu m dáưu thç cọ báúy nhiãu loải dáưu m. Ngay trong bn thán mäüt läø khoan, dáưu m láúy tỉì cạc táưng dáưu khạc nhau, cng âãưu khạc nhau. Tuy váûy trong dáưu m ( v khê) âãưu cọ mäüt nẹt chung l thnh pháưn cạc håüp cháút hydrocacbon ( tỉïc l chè cọ C v H trong phán tỉí ) bao giåì cng chiãúm pháưn ch úu, nhiãưu nháút cng cọ thãø âãún 97-98%, êt nháút cng trãn 50%. Pháưn cn lải l cạc håüp cháút khạc nhỉ cạc håüp cháút ca S; N; O; cạc håüp cháút cå kim, cạc cháút nhỉûa v asphlaten. Ngoi ra, cn mäüt säú nh tỉång “nỉåïc trong dáưu” tuy cọ láøn trong dáưu, nhỉng khäng kãø vo trong thnh pháưn ca dáưu. Vãư thnh pháưn ngun täú ca dáưu m v khê, ngoi C v H co cọ S, O, N, mäüt säú kim loải nhỉ V, Ni, Fe, Cu, Ca, Na, As.v v v trong khê cọ c He, Ar, Ne, N 2 , Kr, Xe, H 2 , v v mäüt âiãưu âạng chụ l tuy dáưu m trãn thãú giåïi ráút khạc nhau vãư thnh pháưn hoạ hc, song vãư thnh pháưn ngun täú ( ch úu l C v H ) lải ráút gáưn våïi nhau, thay âäøi trong phảm vi ráút hẻp: C:83-87%, H: 11-14%. 2.1. Thnh pháưn ca dáưu m 2.1.1. Cạc håüp cháút hydrocacbon ca dáưu m Hydrocacbon l thnh pháưn chênh v quan trng nháút ca dáưu m. Cạc hydrocacbon cọ trong dáưu m thỉåìng âỉåüc chia lm 5 loải sau: - Cạc parafin cáúu trục thàóng (n -parafin) - Cạc parafin cáúu trục nhạnh ( i -parafin) - Cạc parafin cáúu trục vng (cycloparafin naphten) - Cạc hydrocacbon thåm - Cạc hydrocacbon häùn håüp( hồûc lai håüp) Âiãưu âạng chụ l cạc hydrocacbon khäng no (olefin, cycloolefin, doolefin v v ) khäng cọ trong háưu hãút cạc loải dáưu m. Giaùo Trỗnh Hoùa Hoỹc Dỏửu Moớ Thaỷc syợ:Trổồng Hổợu Trỗ Trang 10 Sọỳ nguyón tổớ cacbon cuớa caùc hydrocacbon trong dỏửu thổồỡng tổỡ C 5 õóỳn C 60 ( coỡn C 1 õóỳn C 4 nũm trong khờ) tổồng ổùng vồùi troỹng lổồỹng phỏn tổớ khoaớng 855-880. Cho õóỳn nay vồùi nhổợng phổồng phaùp phỏn tờch hióỷn õaỷi õaợ xaùc õởnh õổồỹc nhổợng hydrocacbon rióng leợ trong dỏửu õóỳn mổùc nhổ sau ( baớng 1) [...]... CnH2n- 8 CnH2n- 6 C1 - C45 C4 - C7 C8 - C9 C10 - C 11 C14 - C25 C12 v cao hån C5 - C7 C8 - C9 C10 - C12 C8 C9 - C12 C10 - C13 CnH2n- 6 C9 - C12 CnH2n- 12 C10 - C16 CnH2n- 14 C12 - C15 CnH2n- 18 C14 - C16 CnH2n- 16 C15 - C16 CnH2n- 24 C16 - C18 CnH2n- 8 Säúlỉåüng hydrocacbon riãng l âỉåüc xạc âënh 45 15 47 10 12 4 10 53 23 5 20 C9 - C14 C14 - C30 C6 - C 11 5 4 16 41 42 15 14 7 10 20 4 Trang 11 Giạo Trçnh Họa...Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Bng 1: Cạc hydrocacbon riãng l â xạc âënh âỉåüc trong cạc loải dáưu m S T T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Cạc hydrocacbon N -parafin I -parafin ‘’ ‘’ I -parafin (loải iso prenoid) Cycloparafin (1 vng) ‘’ Cycloparafin (2 vng) Cycloparafin (3 vng) Cycloparafin (4v 5 vng) Hydrocacbon thåm (1 vng) Hydrocacbon thåm (1 vng cọ nhiãưu nhọm thãú) Hydrocacbon thåm... giåïi hản sau: -K 13 - 12 ,15 dáưu thüc h parafinic -K 12 ,1 - 11 ,15 dáưu thüc h trung gian -K 11 ,45 - 10 ,5 dáưu thüc h naphtenic Cáưn chụ l åí h parafin, trë säú K cng cao dáưu cng mang âàûc tênh parafinic r rãût, khi tri säú K gim dáưn dáưu m mang âàûc tênh parafinic úu hån, do tênh cháút ca dáưu trung gian nh hỉåíng Ngỉåüc lải, âäúi våïi dáưu naphtenic, khi hãû säú K cng gáưn âãún 10 dáưu cng mang... C25H52 C26H54 C27H56 C28H58 C29H60 C30H62 C31H64 Nhiãût âäü säi oC 287 303 317 ,5 3 31, 7 345,3 355 ,1 367 378,3 389,2 399,7 409,7 419 ,4 428,7 437,7 443,4 Nhiãût âäü kãút tinh oC 18 ,1 21, 7 28 ,1 32 36,7 40,5 44,4 47,6 50,9 53,7 56,4 59 61, 4 63,7 65,8 81, 5 Mäüt säú dáưu m trãn thãú giåïi cọ hm lỉåüng parafin ràõn ( tạch ra åí -21oC ) ráút cao, vç váûy åí ngay nhiãût âäü thỉåìng ton bäü dáưu m cng bë âäng... sau: K= 3T d (1- 2) Trong âọ: -K: hãû säú âàûc trỉng cho tỉìng h hydrocacbon -K =13 : âàûc trỉng cho h hydrocacbon parafinic -K =11 : âàûc trỉng cho h hydrocacbon naphtenic -K =10 : âàûc trỉng cho h hydrocacbon thåm -T: nhiãût âäü säi ca hydrocacbon, tênh bàòng âäü Renkin(oR) ( chuøn âäøi sang oC: oR= 1, 8(oC) + 4 91, 4) -d: t trng ca hydrocacbon âo åí 15 ,6oC so våïi nỉåïc cng åí nhiãût âäü âọ(d15, 615 ,6) Âäúi våïi... cọ thãø phán hytảo H2S v cạc hydrocacbon khäng no, tỉång ỉïng våïi gäúc hydrocacbon ca nọ 2C5H11SH 300oC C5H 11- S- C5H 11 + H2S 500oC C5H10 + H2S C5H11SH Màût khạc mercaptan lải ráút dãù bi oxy hoạ, ngay c våïi khäng khê tảo thnh disunfua, v nãúu våïi cháút oxy hoạ mảnh, cọ thãø tảo thnh Sunfuaxit: 2C3H7SH +1/ 2 O2 C3H7SS C3H7 + H2O HNO3 C3H7SO2OH 2C3H7SH Lỉu hunh dảng sunfua cọ trong dáưu m cọ thãø ghẹp... : d1 515 < 0,828 -Dáưu nàûng trung bçnh, khi: 0,828 < d1 515 < 0,884 -Dáưu nàûng, khi: d1 515 > 0,884 Cng cọ thãø chia dáưu lm 4 cáúp nhỉ sau: -Dáưu nhẻ, khi : d204 < 0,830 -Dáưu trung bçnh, khi d204 = 0,8 31- 0,860 -Dáưu nàûng, khi d204 = 0,8 61- 0,920 -Dáưu ráút nàûng, khi d204 > 0,920 Tháûm chê, ngỉåìi ta cng cn cọ thãø chia dáưu lm 5 cáúp: -Dáưu nhẻ, khi d204 < 0,830 -Dáưu nhe vỉìả, khi : d204 = 0,8 31- 0,850... â khỉí n-parafin v thåm ca dáưu m h trung gian Loải hydrocacbon % thãø têch Iso-parafin 26 Naphten 1 vng 8 Naphten 2 vng 15 Naphten 3 vng 15 Naphten 4 vng 13 Naphten 5 vng 11 Naphten 6 vng 7 Naphten 7 vng 3 Naphten 8 vng 1 Naphten 9 vng 1 Cạc hydrocacbon thåm åí phán âoản dáưu nhåìn l nhỉỵng loải cọ 1, 2 v 3 vng thåm, cn loải 5 vng thåm tråí lãn cọ ráút êt Âải bäü pháûn cạc hydrocacbon thåm trong phán... ny, dảng cáúu trục isoprenoid cọ thãø chiãúm âãún 20-40% trong täøng säú cạc dảng âäưng phán tỉì C 11- C20 Âạng chụ l vãư cúi phán âoản gasoil, bàõt âáưu cọ màût nhỉỵng hydrocacbon n-parafinic cọ nhiãût âäü kãút tinh cao nhỉ trong bng 3, pháưn 2 .1. 1 .1 â cho tháúy: våïi C16, cọ nhiãût âäü kãút tinh åí 18 ,1oC, v C20 cọ nhiãût âäü kãút tinh åí 36,7oC Khi nhỉỵng parafin ny kãút tinh, chụng s tảo ra mäüt... Hỉỵu Trç Trang 12 Giạo Trçnh Họa Hc Dáưu M Bng 3: Tênh cháút ca mäüt säú n-parafin trong dáưu m n-parafin Hexadecan Heptadecan Octadecan Nonadecan Eicosan Heneicosan Docosan Tricosan Tetracosan Pentacosan Hexecosan Heptacosan Octacosan Nonacosan Triacotan Tetracontan Cäng thỉïc C16H34 C17H36 C18H38 C19H40 C20H42 C21H44 C22H46 C23H48 C24H50 C25H52 C26H54 C27H56 C28H58 C29H60 C30H62 C31H64 Nhiãût âäü . thồm (2 voỡng) C n H 2n- 12 C 10 - C 16 42 11 Hydrocacbon thồm (2 voỡng loaỷi difenyl) C n H 2n- 14 C 12 - C 15 15 12 Hydrocacbon thồm (3 voỡng. tinh o C Hexadecan C 16 H 34 287 18 ,1 Heptadecan C 17 H 36 303 21, 7 Octadecan C 18 H 38 317 ,5 28 ,1 Nonadecan C 19 H 40 3 31, 7 32 Eicosan C 20