Нефть

Природные битумы, их реологические свойства и компонентный состав

Природные битумы, их реологические свойства и компонентный состав

Под термином асфальтовые битумы понимают жидкие, вязкие, полутвердые и твердые соединения, состоящие как из сложной смеси высокомолекулярных углеводородов (главным образом гибридного строения), так и из асфальтосмолистых веществ, в состав которых, помимо углерода и водорода, входят кислород, сера, азот как постоянные элементы, а в ряде случаев различные металлы (V, Ni, Fe, Ca,Cr, Mg и др.).

Практическая задача разделения этих битумов сводится к раскрытию условий образования разных их типов (семейств) и уточнению строго специфических для каждой группы химической структуры, а также способности хорошо растворяться в сероуглероде, хлороформе и других органических растворителях (бензоле, скипидаре, бензине). Это наиболее общее и характерное свойство битумов, которым они отличаются от других веществ, входящих в состав горючих ископаемых. Изучение растворимости битумов в разных растворителях позволяет глубже выяснить природу битумных веществ, поэтому селективное растворение их представляет собой один из главных методов исследования и разделения битумов.

Растворение органического вещества зависит от соотношения полярностей и величин молекул вещества и растворителя. Это общее правило может значительно искажаться вследствие индивидуальных особенностей разных веществ.

Для разделения битумов на селективно растворимые составные части при групповом анализе используют схему Маркусона. По схеме Маркусона битум растворяют в возможно малом количестве бензола при нагревании. Нерастворимый остаток называется свободным углеродом или карбоидом. Его состав зависит от природы исходного анализируемого материала.

В раствор переходят петролены, масла, мальтены (смолы) и асфальтены. При разбавлении этого раствора избытком легкого бензина (40 ч. на 1 ч. раствора) в осадок выпадают асфальтены. Мальтены выделяют из бензинового раствора при помощи силикагеля, который их поглощает. Из силикагеля мальтены вымывают бензолом.

Таким образом, по методу Маркусона битумы разделяют на масла, смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды (часто пользуются делением битума на асфальтены и мальтены, представляющие собой сумму масел и смол).

битум

Масла снижают твердость и температуру размягчения битумов, увеличивают их текучесть и испаряемость. Масла имеют следующую характеристику:

Элементарный состав, %

углерод 85—88

водород 10—14

сера До 4,5

кислород, азот Незначительное количество

Молекулярная масса .240-800 (обычно 360-500)

Отношение С:Н .. 0,55-0,66 (степень ароматичности)

Плотность, г/см 1

Содержание углерода в цепи,%

парафиновые 47,7-69,2

ароматические кольца…..18,5—27,0

нафтеновые кольца ………6,7-25,3

Содержание парафино-нафтеновых фракций 13,9-615

Смолы при обычной температуре — это твердые вещества красновато-бурого цвета с плотностью 0,99-1,08 г/см3. От них зависят твердость, пластичность, растяжимость битумов. В отличие от масел, они обладают более высокой молекулярной массой (600-2500) большей конденсированностью углеводородной части, что подтверждается понижением содержания водорода и возрастанием отношения С:Н (атомное, обычно 0,6-0,8). По содержанию углерода (79-87%) смолы близки к асфальтенам, но богаче (на 1—2%) их водородом (обычно 8,5-9,5%). В смолах сосредоточена большая часть гетероорганических соединений нефти, в состав которых входят кислород (1-10%), сера (1—10%), азот (до 2%) и много других элементов, включая металлы (V, Ni, Fe, Ca,Cr, Mg и др.). Подавляющее большинство исследователей считают, что смолы — это генетически промежуточная стадия между маслами и асфальтенами (смолы при повышении температуры заметно превращаются в асфальтены).

Асфальтены наиболее высокомолекулярная часть, которую рассматривают как продукт уплотнения смол. В свободном виде асфальтены представляют собой твердые, неплавящиеся хрупкие вещества черного или бурого цвета, которые лишь легко растворимы в бензоле и его гомологах, сероуглероде, хлороформе и четыреххлористом углероде. Асфальтены, в отличие от рассмотренных компонентов битума, нерастворимы в низкомолекулярных парафиновых углеводородах нормального строения. По этому признаку их отделяют от масел и смол; на основании неодинаковой растворимости асфальтенов в различных растворителях и их смесях проводят разделение асфальтенов на фракции. Плотность асфальтенов более 1 г/см3. Элементарный состав: С — 80-86%; Н -7,5-9,4% (С:Н= 9-11); содержание гетероатомов (S, O, N) колеблется в широких пределах: S — 4,6-8,7%; О -1,0-9%; N — 0,4-1,5%; оно выше, чем в маслах и смолах, выделенных из того же битума. Молекулярная масса асфальтенов 1200-200 000.

Асфальтеновые кислоты и их ангидриды — это вещества коричнево-серого цвета, густой смолистой консистенции, легко растворяются в спирте или хлороформе и трудно в бензине; плотность их более 1 г/см3. Они стабилизируют коллоидную структуру битума.

Масляная фракция – это основная масса нефти (остаточная часть исходного нефтяного битума), наименее подвергшаяся изменениям под действием гипергенных и иных факторов; способствующих переходу битума в твердые разности. Процессы окисления, осернения, осмолнения и другие гипергенные изменения нефти селективны. Поэтому состав масляной фракции должен в определенной мере отражать специфику изменений, претерпевавшихся битумом. Эту наиболее консервативную часть битума анализируют теми же методами, что и масляную фракцию нефтей. В литературе имеется большое число работ по исследованию масляных фракций преимущественно сингенетичных битуминозных веществ методами, разработанными в химии масляных фракций нефти с использованием адсорбционно-хроматографического деления углеводородов по классам и структурно-группового анализа. Основную сложность в изучении масляной части битумов составляет присутствие в них гибридных структур молекул. Среди высокомолекулярных углеводородов в чистом виде встречаются лишь парафины и то, как правило, в сравнительно небольших количествах. В масляных фракциях преобладают обычно углеводороды смешанного строения, содержащие в своем составе следующие структурные звенья: метано-нафтеновые, метано-ароматические и метано-нафтено-ароматические, причем наиболее сложный тип углеводородов встречается чаще всего.

В связи с этим применение методов хроматографическрго деления углеводородов по классам и структурно-группового анализа затруднено. Несовершенство этих методов, а главное те цели и задачи, которые поставлены перед настоящей работой, вынуждают остановиться на рационально-промысловой классификации битумов, основанной на характеристике их по элементарному и групповому составу и на оптимальной возможности к экстрагированию и растворению в органических растворителях.

Положенный в основу классификации битумов такой принцип выступает в качестве основного средства разделения. Определенные генетические группы устанавливают общим геолого-геохимическим анализом. Совершенно очевидно, что, помимо собственно химической характеристики и способности растворяться, существенное значение для диагностики битумов имеет комплекс различных морфологических признаков: данные об условиях залегания, о соотношении битумного тела с элементами минеральной среды, о петрографической характеристике битума.

Обзор отдельных групп битумов удобнее вести по битуминологическим типам (семействам), что представляет известное преимущество при практическом использовании. Границы между битуминологическими типами, устанавливаемые по данным элементарного и группового анализов — условны, так как они связаны плавными переходами в виду гибридизма различных битумов. Консистенция асфальтовых битумов изменяется в зависимости от содержания в них масляных фракций. Поэтому в основу разделения битумов более целесообразно, как это предлагает В.А.Успенский, чтобы ведущим параметром было содержание масляных компонентов, определяемых при обычном групповом анализе. Причем этим исследователем были установлены следующие границы типов (семейств) битумов.

Содержание масел, %

Нефти , Выше 65

Мальты 40-65

Асфальты 25-40

Асфальтиты ……….. Менее 25

В табл. (табл. 13) подобраны наиболее типичные представители каждой группы битумов. Общее их число не исчерпывает всех существующих в природе разновидностей в рамках того или иного типа (семейства) битумов.

Мальты. Под названием мальт в классификационном спектре асфальтовых битумов выделяют обычно вязкие, а в некоторых случаях и твердые легкоплавкие разности, занимающие промежуточное положение между нефтями и асфальтам. Согласно принятым условиям, область мальт лежит в пределах 40-65% содержания масел, или иначе говоря, 35—60% асфальто-смолистых компонентов.

По физическим свойствам мальты вязкие, способные при обычной температуре медленно течь, при достаточном охлаждении приобретают хрупкую консистенцию асфальта, а при нагревании легко превращаются в подвижную жидкость. Температура размягчения мальт не превышает 35-40°. Различия в консистенции мальт зависят в первую очередь от соотношения в них масел и асфальтенов. Количество асфальтитов в мальтах изменяется чрезвычайно широко – от 0,3 до 30-40%, что определяет и широкое разнообразие типов мальт, Плотность мальт колеблется в пределах, 0,97-1,00 г/см3 или несколько выше.

Элементарный состав мальт, за исключением некоторых особых разностей, в среднем следующий: С-80-8 7%; Н -10-12%.

Содержание серы в мальтах, как и в других асфальтовых битумах, колеблется широко, в зависимости от степени участия в мальтах процессов осернения. Содержание кислорода зависит от интенсивности и характера окислительных процессов, воздействующих на битум. Варьирует и содержание азота.

Асфальты. Под названием асфальтов выделяются твердые, но относительно легкоплавкие разности битумов, занимающие промежуточное положение между густыми смолистыми мальтами и твердыми, хрупкими, высокоплавкими асфальтитами. Классификационные границы, определяющие место асфальтов в непрерывном ряду различных битумов, устанавливают по величинам содержания масляных компонентов, определяемых при обычном групповом битуминологическом анализе. Область асфальтов лежит в пределах 25 — 40% содержания масел, или иначе говоря — 60-75% содержания асфальтово-смолистых веществ. По физическим свойствам асфальты представляют собой твердую с раковистым блестящим или несколько тусклым изломом массу, способную размягчаться при небольшом нагревании. Температура размягчения асфальтов колеблется в пределах от 20-30 до 80—100° С в зависимости от соотношений в них количества масел и асфальтенов.

Обладая сравнительно узкими пределами содержания масляных компонентов (25 — 40%), асфальты могут весьма широко различаться по содержанию асфальтенов от 10 — 15 до 45 — 50%. Асфальты с низким содержанием асфальтенов вязкие и по внешним физическим свойствам не отличаются от мальт. В некоторых асфальтах вязкая консистенция, наблюдается даже при 40% асфальтенов.

Типичнейшим представителем асфальта является битум, содержащий равные количества масел, смол и асфальтенов. Для асфальтов с высоким содержанием асфальтенов (45 — 50% и более) и с соответственно пониженным содержанием смол, вследствие некоторой нарушенности коллоидной системы, характерна повышенная хрупкость, сближающая их с асфальтитами типа грэемитов. Плотность асфальтов изменяется в пределах от 1,0 до 1,10 г/см . Элементарный состав их не выходит обычно за пределы 80 — 85% углерода, 9 — 12% водорода. Содержание серы варьирует от незначительных величин до 7 — 10%. Содержание кислорода — от долей процента до 2 — 3% и выше. Содержание азота обычно ниже в битумах, формирование которых протекало преимущественно в субаэральных условиях (киры).

Асфальты в пластовых залежах битумов представляют собой наиболее устойчивую форму существования битумов в условиях обнаженного нефтяного пласта. Асфальт равномерно насыщает поровое пространство коллектора и образует в единой системе с последним более или менее обширное, достаточно однородное по свойствам тело.

Асфальты и киры у естественных выходов нефти представляют собой продукты субаэрального изменения излившегося на поверхность жидкого битума. В местах выхода тяжелых смолистых мальт высачивающийся битум быстро загустевает в плотную массу асфальта, образуя натеки, валы, бугры, конусы в соседстве от выхода, сложенных сравнительно чистым от минеральных примесей битумом. В местах излияния легких малосмолистых нефтей, напитывающих рыхлые поверхностные слои субстрата, закирование имеет вид небогатой битуминозной породы.

Озокериты. Это воскообразного облика минералы, по твердости и пластичности представленные разностями от мазеобразных до твердых и хрупких, с неровным изломом, иногда с волокнистой структурой массы. Они состоят из смеси твердых насыщенных углеводородов — СnН2n+2, с примесью жидких и газообразных углеводородов, а также смол. Масляная фракция озокеритов состоит практически нацело из твердых углеводородов преимущественно метанового ряда.

Цвет озокеритов изменяется от светло-зеленого до темно-коричневого и черного в зависимости от степени загрязнения смолистыми веществами. Озокерит, очищенный от масел и смол, имеет белый цвет и называется техническим церезином.

Вязкость и липкость обусловливают очень ценные пластические свойства озокеритов. Твердость является одной из наиболее важных констант и определяется пенетрацией (скоростью проникновения иглы, находящейся под нагрузкой, — 1,00 г в течение 5 с при 25°С).

Генетически озокериты связаны с парафинистой нефтью. Основным ее компонентом являются парафиновые углеводороды, представленные разностями — от низкоплавких (с температурой плавления 24—26° С) до высокоплавких (свыше +100t). В зависимости от условий кристаллизации могут образовываться: системы крупнопластинчатых кристаллов парафина, из кристаллического скелета которых довольно легко удаляется невыкристаллизовавшаяся жидкость, создающая в технологических процессах очистки парафинов (в заводской обстановке) явление «выпотевания», или мелкокристаллическая масса, очистка которой от масел, адсорбированных на гранях мелких кристаллов, крайне затруднена.

«Невыпотевающие» мелкокристаллические парафины, отличающиеся свойствами от обычных парафинов, называются церезинами или изопарафинами. Они имеют большую молекулярную массу, повышенные температуру кипения, рефракцию и вязкость и образуют очень устойчивые смеси с маслами.

Гатчетиты, составляющие особую разновидность озокеритов, очень слабо окрашены или бесцветны и обладают обычно невысокой температурой размягчения (20—50° С). Основу их составляют парафиновые углеводороды относительно невысокой молекулярной массы и преимущественно нормального строения.

В типичных озокеритах углеводородная часть состоит из
более высокомолекулярных, преимущественно разветвленных
метановых, а частично циклических углеводородов. Температура размягчения нормальных озокеритов выше, чем типичных гатчетитов- обычно 50-85° С, в редких случаях до 90—100°С (иногда и выше — древние палеозойские озокериты). Плотность озокеритов изменяется от 0,910 до 0,970 г/см3 в значительной степени зависит от содержания смол. По элементарному составу озокериты близки к чистым парафинам, %: С — 84,5- 6,1; Н — 13,7-15,3; N+0+S — от О до 1,5-2,0.

В природе известны озокеритовые месторождения двух типов: пластовые и жильные. Месторождения пластового типа представлены равномерно пропитанными озокеритом песчаными, известняковыми или другими породами, обладающими достаточной пористостью.

Месторождения жильного типа представляют собой сочетание типичных жил, выполняющих полости сбросовых трещин в толще пород, перекрывающих скопления парафинистой нефти. Структура жильного материала различна — от плотной однородной с неровным изломом до волокнистой. Известны разности с неоднородным составом жильного тела. Все известные промышленные месторождения озокеритов связаны с палеогеновыми и неогеновыми отложениями.

Асфальтиты. Это твердые высокоплавкие, но полностью еще растворимые в органических растворителях (хлороформе, сероуглероде) разности, занимающие промежуточное положение между легкоплавкими твердыми битумами — асфальтами и не плавящимися — без разложения, частично растворимыми битумами керитами.

Содержание масел меньше 25% отделяет асфальтиты от асфальтов, а полная растворимость в хлороформе отграничивает их от керитов. Таким образом, к асфальтитам относятся все твердые, нацело растворимые в хлороформе битумы, содержащие меньше 25% масляных компонентов, или, соответственно, более 75% асфальто-смолистых веществ.

Асфальтиты представляют собой твердый, хрупкий, с раковистым блестящим или неровным, иногда тускло блестящим изломом битум, способный истираться в порошок и плавящийся при температурах свыше 100° С.

В зависимости от соотношений в групповом составе асфальтиты разделяются на две большие группы: гильсониты и грэемиты, существенно различные по ряду свойств. Первые близки к асфальтам цо плотности (1,05-1,15 г/см3) и элементарному составу (содержание углерода, водорода); содержание азота в гильсонитах обычно высокое. По физическим свойствам они отличаются относительно большей связностью вещества, блестящим раковистым изломом, способностью расплавления при нагревании без видимого разложения. По групповому составу гильсониты занимают промежуточное положение между асфальтами и грэемитами.

Типичные грэемиты по физическим свойствам отличаются повышенной хрупкостью, неровным, иногда тускло-блестящим изломом, отсутствием способности расплавления без разложения. Температура размягчения их значительно выше, чем у гильсонитов (180-300°С), причем размягчение их сопровождается вспучиванием. Плотность грэемитов 1,15- 1,20 г/см3 выход беззольного кокса 38-55%.

По элементарному составу грэемиты бедны водородом и богаче кислородом, чем гильсониты. Вся специфика свойств грэемитов объясняется повышенной обогащенностью их асфальтенами и пониженным содержанием смол, что обусловливает меньшую гармоничность их коллоидной структуры. Одной из особенностей грэемитов является присутствие твердых углеводородов в масляной части, свойственное, однако, не всем грэемитам.

Асфальтиты в пластовых залежах битумов представляют собой обычно продукт субаэрального окисления пластовых асфальтов, занимающих промежуточное положение между асфальтами и оксикеритами. В обнаженных участках пластовых асфальтовых залежей асфальтиты нередко образуют поверхностную зону выветривания.

По своему характеру асфальтиты пластовых залежей относятся к грэемитам как по условиям их образования, так и по особенностям состава: повышенное содержание кислорода, повышенные числа кислотности и омыления.

Асфальтиты закирований представляют собой продукт дальнейшего выветривания асфальтов и киров, возникающих из «излившейся нефти.

Жильные асфальтиты — наиболее характерные представители асфальтитов. Типичные гильсониты, по-видимому, свойственны только этой генетической линии битумов.

Кериты. Под этим названием выделяются углеподобные, твердые, не плавящиеся без разложения и не растворяющиеся полностью в органических растворителях разности, граничащие, с одной стороны, с антрацитоподобными битумами — антраксолитами, а с другой — с растворимыми нацело асфальтитами. Классификационные границы, определяющие место керитов в непрерывном ряду твердых битумов, устанавливаются на основании неполной растворимости битума в хлороформе, на основании способности битума, не плавясь, размягчаться и вспучиваться при нагревании, подобно сапропелитам, и на основании данных элементарного анализа.

От асфальтитов кериты отграничиваются по признаку неполной растворимости в хлороформе, от антраксолитов — по элементарному составу (содержание водорода выше 5%).

Кериты представляют собой твердые углеподобные битумы с раковистым или неровным, обычно слабоблестящим изломом. При нагревании они не плавятся, но размягчаются и спекаются в виде сильно вспученного королька с выделением большого количества летучих веществ (низшие кериты — альбертиты) или же практически не спекаются, образуя при коксовании лишь небольшое количество жидкого дистиллята (высшие кериты — импсониты).

При действии растворителей низшие кериты частично растворяются, высшие же кериты почти полностью не растворимы.

Плотность керитов 1,10-1,25 г/см3. Коксовое число альбертитов 25-50%, импсонитов 50-85%.

По элементарному составу некоторые альбертиты не отличаются от асфальтитов, и точно выявить керитовую природу возможно лишь на основе группового анализа.

Кериты в пластовых залежах битумов неизвестны, хотя принципиально возможно их существование. Образуются они вследствие глубокого погружения пластовых залежей битума, после того как этот битум под действием гипергенных факторов превратится в асфальт или асфальтит.

Кериты жильные обычно приурочены либо непосредственно’ к изверженным породам, либо к смежным с ними участкам осадочных пород или сопровождаются комплексом минералов, типичных для гидротерм.

Можно назвать минусинский импсонит, встречающийся в полостях миндалевидных мелафиров у оз. Шира; велиховит, найденный в прорезанных интрузиями нижнепалеозойских породах южной части Губерлинских гор (Южный Урал) между Орском и Актюбинском; кузнецкий альбертит, найденный в девонских отложениях по р. Томи близ устья р.Тойдона, где интрузии диабаза прорывают осадочный комплекс.

Антраксолиты. Это антрацитоподобные неплавкие и не растворимые в органических растворителях разности, занимающие крайнее положение в ряду метаморфизма битумов. В непрерывном ряду твердых битумов антраксолиты устанавливают на основании элементарного анализа (содержание водорода менее 5%) при отсутствии плавкости и растворимости. Содержание углерода превышает обычно 90%, но иногда бывает и несколько ниже (например, в обогащенных серой разностях). При нагревании антраксолиты не образуют жидких продуктов дистилляции. Они представляют собой твердую однородную массу с блестящим раковистым изломом, не изменяющуюся заметно при нагревании и выгорающую медленно, без пламени. Органические растворители и водные щелочи не окрашиваются при нагревании, поэтому при химической характеристике антраксолитов обычно используют те же параметры, что и при анализе углей.

Условия нахождения антраксолитов резко отличны от условий нахождения нафтидов. Районы распространения антраксолитов, как правило, не связаны с нефтеносными территориями и характеризуются проявлением магматизма, а также нередко высокой метаморфизацией вмещающих пород. Иногда антраксолиты образуют включения в магматических породах. Масштабы проявлений антраксолитов обычно очень незначительны, форма включения жильная, хотя нельзя исключать возможность нахождения антраксолитов в виде выполнения порового пространства коллекторов. По большей части антраксолиты в жилах сопровождаются кварцем, кальцитом и другими минералами, свидетельствующими о гидротермальном генезисе жил.

Характеристика антраксолитов разной степени метаморфизма следующая:

Низшие[1]* Средние[2]** Высшие

антраксолиты антраксолиты антраксолиты

Твердость по Моосу 2-3 3-4 3-4

Плотность, г/см3 1,3-1,4 1,4-1,7 1,8-2,0

Содержание, %

водорода …….. 3-5 1-3 Менее 1

углерода……… 88-93 93-97 96-99

Оксикериты. Это сильно окисленные разности, характеризующиеся частичной растворимостью в органических растворителях, повышенным содержанием кислородных соединений и другими признаками, которые свидетельствуют о высокой выветрелости битума. В связи с этим они. не имеют четко выраженных классификационных границ. Принадлежность битума к оксикеритам устанавливают по групповому анализу (наличие нерастворимых в органических растворителях компонентов, содержание которых тем выше, чем сильнее выветрелость битума) и элементарному анализу (6-7% водорода, 5-6% и более кислорода), а также по внешнему виду. Битумы класса оксикеритов известны в разных модификациях. Они образуются в обнаженной пластовой залежи асфальта в виде поверхностной корки выветривания, тем более мощной, чем глубже проникают агенты выветривания внутрь пласта. Нормальный легкоплавкий асфальт пластовой залежи к периферии переходит в более высокоплавкий асфальтит, а затем в оксикерит.

Гуминокериты — слаборастворимые в органических растворителях разности битумов, подвергшиеся наиболее глубокому выветриванию. При этом окисляющиеся битуминозные вещества достигают уже состояния гумификации. Гуминокериты непосредственно соседствуют с оксикеритами, которые являются предшествующей стадией выветривания битумов. Это рыхлые, землистые образования бурого, желтовато-бурого цвета, частично растворимые в органических растворителях и при нагревании спекающиеся с заметным разложением.

Классификационной границей, отделяющей гуминокериты от оксикеритов, служит появление у выветривающегося битума отчетливо выраженной способности окрашивать водный раствор щелочи. Высшей стадией эволюции гуминокеритов является полная гумификация битума, с переходом в рыхлые, растворимые в природных водах продукты, которые полностью сливаются в конце концов с продуктами современного гумусообразовательного процесса.

Растворимость гуминокеритов в водной щелочи тем выше, чем выше степень их выветрелости. Известны гуминокериты, практически нацело растворяющиеся в водной щелочи.

Систематика битумов вне генетических представлений базируется в первую очередь на свойствах, которые отражают в определенной степени их молекулярный состав. В соответствии с этой систематикой природные углеводороды делят на газообразные, жидкие (нефти, конденсат), вязкие (Мальты) и твердые при обычной температуре, которые, в свою очередь, по растворимости в органических растворителях подразделяют на растворимые (асфальты, асфальтиты), частично растворимые (низшие кериты, оксикериты) и нерастворимые (высшие кериты, антраксолиты).

Растворимые вязкие и некоторые твердые битумы подразделяются в первую очередь по количественным соотношениям главных групповых компонентов (масла — в основном углеводороды, низко- и высокомолекулярные смолы, асфальтены, иногда асфальтеновые и нафтеновые кислоты — в основном гетерополициклические соединения), а также по углеводородам масел (парафиновые, нафтеновые, ароматические, твердые парафины и т.д.), затем — по отношению С:Н, повышенным содержаниям некоторых других химических элементов (сера, азот) и редких элементов (торий, уран, церий и др.); разделение нерастворимых и частично растворимых битумов проводится еще и по содержанию продуктов термической деструкции (газы, вода, деготь, кокс), по окрашиванию раствора щелочей (гуминокериты).

В прямом ряду свойства нефтяных битумов переходят: нефть → мальты асфальты → асфальтиты → кериты → антраксолиты. Непрерывность переходов в свойствах битумов свидетельствует о простоте такой классификационной схемы битумов. Эта классификация по физическим свойствам и групповому составу проста — в зависимости от средней молекулярной массы, содержания масел и асфальто-смолистых фракций свойства битумов изменяются от самых низших представителей до самых высших, причем внешним признаком различия является их консистенция.

В приведенной в таблице 1 классификации наибольшее значение как источники жидких углеводородов имеют мальты, асфальты, асфальтиты, в меньшей степени — озокериты и кериты. Имеющийся в настоящее время обширный материал по степени растворимости в органических растворителях, физико-химическим свойствам и особенностям группового состава разнообразных битумов России показывает, что возможности существующей классификации битумов пока еще не до конца исчерпаны. Целенаправленные исследования позволят подразделить на более дробные группы семейства мальт и асфальтов с использованием совершенных методов хроматографического деления углеводородов на классы и метода структурно-группового анализа, особенно масляных фракций битумов с их сложной (гетеромолекулярной) структурой углеводородов.

В этом случае будут выявлены специфические особенности выделенных в семействах отдельных групп битумов и появится возможность четко разграничить отдельные семейства битумов и отделить мальты от нефтей высокой вязкости.

Очевидно, не последнее место при разработке более дробной классификации займет факт наличия в битумах определенных количеств серы, редких и радиоактивных элементов. Присутствие значительных количеств этих элементов в битумах повышает эффективность разработки их месторождений.

Таблица 1 — Элементарный и групповой составы битумов разных классов

Тип

(семейство)

битума

Место отбора

образца

Элементарный coстав, %
СНNSО
1234567
Битумы из скважины
МальтыБелоруссия, Копаткевичи скв. 379,9810,330,457,311,91
Мангышлак, Ханга, Тюбеджик86,0012,870,390,300,44
У рало- Поволжье, Уржумовка82,169,830,955,331,73
Грузия, Натанеби85,0010,390,451,442,72
Обнажение нефтенасыщенного коллектора
МальтыЭмба, Тогускень-Ушак85,5111,510,260,791,93
Урале—Поволжье,

В.Орлянка 82,44

9,830,593.593,55

Продолжение таблицы 1

Тип (семейство) битумаМесто отбора образцаГрупповой состав. %Содер

жание серы в маслах,

%

С/НСмолы бензольныеМаслаСмолы

спир-

тобен

зольные

АсфальтеныКарбоидыСумма
128910 1112131415
Битумы из скважины
МальтыБелоруссия, Копаткевичи скв.З7,7460,868,892,4420,7392,926,11
Мангышлак, Ханга, Тюбеджик6,7062,2216,2015,954,8699,230,19
Урало—Поволжье, Уржумовка8,3642,1717,654,2835,90100,002,44
Грузия, Натанеби8,1850,2019,257,4222,7099,570,27
Обнажение нефтенасыщенного коллектора
МальтыЭмба, Тогускень-Ушак7,4354,3817,7819,138,5099,790,45
Урало-Поволжье,

В.Орлянка

8,3839,5914,0920,3625,8499,882,38

Продолжение таблицы 1

Тип

(семейство)

битума

Место отбора

образца

Элементарный coстав, %
СНNSО
1234567
Битумы из скважины
АсфальтыМангышлак, Мунайли84,4211,790,620,512,66
ОксикеритПолярный Урал, Р. Шучья, г. Паю-Пе86,278,350,751,043,59
Закированные у естественного выхода нефти
МальтыЧелекен, Розовый Порсугель85,1011,600,480,542,28
Кобыстан, Киркишлак82,5310,360,220,336,56
АсфальтитыЮжный Узбенкистан, Уч-Кызыл76,359,960,325,757,62
АсфальтСамарская Лука, Первомайск82,409,370,826,740,67
Бугуруслинский район, Ивановка81,528,641,457,700,69

Продолжение таблицы 1

Тип (семейство) битумаМесто отбора образцаГрупповой состав. %
С/НСмолы бензольныеМаслаСмолы

спир-

тобен

зольные

АсфальтеныКарбоидыСуммаСодер

жание серы в маслах,

%

128910 1112131415
Битумы из скважины
АсфальтыМангышлак, Мунайли7,1636,6221,1916,1625,6099,570,34
ОксикеритПолярный Урал, Р. Шучья, г. Паю-Пе10,3324,676,631,7826,8539,7999,720,50
Закированные у естественного выхода нефти
МальтыЧелекен, Розовый Порсугель7,3358,4314,379,7917,42100,00,76
Кобыстан, Киркишлак7,9651,108,504,5034,9099,000,17
АсфальтитыЮжный Узбенкистан, Уч-Кызыл7,6623,5311,2415,3149,5099,582,61
АсфальтСамарская Лука, Первомайск8,7938,3423,006,8530,3298,515,18
Бугуруслинский район, Ивановка9,4323,1012,973,9659,0999,124,72

Продолжение таблицы 1

Тип

(семейство)

битума

Место отбора

образца

Элементарный coстав, %
СНNSО
1234567
Жильные битумы
АсфальтыОренбургское Приуралье, Комаровка81,457,230,737,273,32
Оренбург, Приуралье, Садки81,158,801,556,561,94
ОксикеритСеверный Кавказ, Балкарское ущелье76,567,610,337,018,49
КеритЮжный Урал, Велиховка76,747,187,941,9712,17

Продолжение таблицы 1

Тип (семейство) битумаМесто отбора образцаГрупповой состав. %Содер

жание серы в маслах,

%

С/НСмолы бензольныеМаслаСмолы

спир

тобен

зольные

АсфальтеныКарбоидыСумма
128910 1112131415
Битумы из скважины
АсфальтыОренбургское Приуралье, Комаровка11,268,763,591,1184,7698,124,20
Оренбург, Приуралье, Садки9,2219,6510,373,7066,80100,525,41
ОксикеритСеверный Кавказ, Балкарское ущелье10,069,653,932,2868,9415,20100,03,24
КеритЮжный Урал, Велиховка10,693,712,991,2318,7972,9899,700,51
  1. * При нагревании выделяют незначительное количество летучих продуктов.
  2. ** Выгорают медленно без пламени.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *