VIP STUDY сегодня – это учебный центр, репетиторы которого проводят консультации по написанию самостоятельных работ, таких как:
  • Дипломы
  • Курсовые
  • Рефераты
  • Отчеты по практике
  • Диссертации
Узнать цену

зТХРРПЧПК Й ЙЪПНЕТОЩК УПУФБЧ ОБУЩЭЕООЩИ ХЗМЕЧПДПТПДПЧ Й ЕЗП ЧБТЙБГЙЙ Ч ОЕЖФСИ НЕУФПТПЦДЕОЙК инбп (лЙОСНЙОУЛПЕ, аЦОЩЕ - рПЛБЮЙ, жЕДПТПЧУЛПЕ)

Внимание: Акция! Курсовая работа, Реферат или Отчет по практике за 10 рублей!
Только в текущем месяце у Вас есть шанс получить курсовую работу, реферат или отчет по практике за 10 рублей по вашим требованиям и методичке!
Все, что необходимо - это закрепить заявку (внести аванс) за консультацию по написанию предстоящей дипломной работе, ВКР или магистерской диссертации.
Нет ничего страшного, если дипломная работа, магистерская диссертация или диплом ВКР будет защищаться не в этом году.
Вы можете оформить заявку в рамках акции уже сегодня и как только получите задание на дипломную работу, сообщить нам об этом. Оплаченная сумма будет заморожена на необходимый вам период.
В бланке заказа в поле "Дополнительная информация" следует указать "Курсовая, реферат или отчет за 10 рублей"
Не упустите шанс сэкономить несколько тысяч рублей!
Подробности у специалистов нашей компании.
Код работы: D000481
Тема: зТХРРПЧПК Й ЙЪПНЕТОЩК УПУФБЧ ОБУЩЭЕООЩИ ХЗМЕЧПДПТПДПЧ Й ЕЗП ЧБТЙБГЙЙ Ч ОЕЖФСИ НЕУФПТПЦДЕОЙК инбп (лЙОСНЙОУЛПЕ, аЦОЩЕ - рПЛБЮЙ, жЕДПТПЧУЛПЕ)
Содержание
ГБОУ ВПО
«СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Ханты - Мансийского автономного округа – Югры»
    Институт естественных и технических наук 
    Кафедра химии



Скорякина Юлия Александровна

Групповой и изомерный состав насыщенных углеводородов  и его вариации в нефтях месторождений ХМАО (Киняминское, Южные  - Покачи, Федоровское)
 
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

По специальности: «Химия» 


Научный руководитель:
			        			к.ф.- м.н, доцент
Туров Юрий Прокопьевич___
     
     Допущено к защите:
     18.06.2015 г.
     
Зав. Кафедрой д.х.н, профессор Ботиров Э.Х______________________




Сургут 2015
УДК
ИССЛЕДОВАНИЕ ВАРИАЦИЙ  СОСТАВА НАСЫЩЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ НЕФТЕЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА
     В работе приведены результаты исследования вариаций насыщенных углеводородов трех образцов нефти Киняминского, Южные – Покачи и Федоровского месторождений (Сургутский район ХМАО). 
     Исследован и сопоставлен изомерный, гомологический и групповой состав насыщенных соединений: гопанов, парафинов, нафталинов, алкилбензолов.
     В ходе анализа использованы следующие физико-химические методы исследования: колоночная адсорбционная хроматография, УФ-спектрофотометрия, газожидкостная хроматография, хромато-масс-спектрометрия. 
     Показано, что, несмотря на близкое географическое положение месторождений, состав насыщенных углеводородов варьирует в небольшом диапазоне значений.
     Дипломная работа включает …. страниц печатного текста, …таблиц и … рисунков, список литературы включая …наименований. 















Содержание
Введение	4
Глава 1. Литературный обзор	6
1.1 Состав нефти	6
1.2 Характеристика и классификация основных типов нефтей	6
1.3 Элементный и изотопный состав нефтей	9
1.4 Изомерный и молекулярный состав нефти и нефтепродуктов	11
1.5 Групповой состав нефти	13
1.5.1 Парафиновые углеводороды	13
1.5.2 Циклоалканы (нафтены)	16
1.5.3 Углеводороды смешанного строения (ароматические стераны)	21
1.5.4 Реликтовые углеводороды и генетическая типизация нефтей	23
Глава 2. Исследование нефти	25
2.1 Разделение образцов методом жидкостной адсорбционной хроматографии	25
2.2 Ультрафиолетовая спектроскопия	27
2.3 Газожидкостная хроматография	27
2.4 Масс-спектрометрический метод анализа	28
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ	30
2.3  Расчет геохимических параметров	32











Введение
     Нефть является горючим ископаемым наряду с каменным углем, бурым углем и сланцами, которые получили название каустоболитов. В отличие от других горючих ископаемых нефть состоит из готовой смеси различных углеводородов, тогда как для получения углеводородов из твёрдых горючих ископаемых требуется специальная термическая обработка. Поэтому нефть является ценнейшим сырьём как для получения разнообразных моторных топлив и смазочных масел, так и продуктов нефтехимического синтеза. 
     Исследование состава нефти – важнейшая задача, результаты решения которой позволяют оценить качество конкретных образцов с точки зрения направлений дальнейшей их переработки и использования. Основными компонентами подавляющего большинства нефтей являются насыщенные углеводороды. И в зависимости от углеводородного состава нефти-сырца можно выбрать и оптимизировать режим ее переработки, ориентируясь или на максимальную глубину (полноту) переработки, или на максимальный выход требуемых продуктов – топливных фракций, смазочных масел и т.п. 
     Не менее важную роль знание состава ароматических УВ играет при решении задач поиска, разведки, оценке разведанных и эксплуатируемых нефтяных месторождений, при прогнозах перспектив нефтегазоносности территорий – т.е. при решении задач прикладной нефтяной геохимии. 
     Происхождение нефти является одной из интереснейших проблем для ориентировки поисков нефти. Согласно общепризнанным представлениям, основным источником образования нефти служит органическое вещество. Вопрос о природе тех компонентов органического вещества, из которых образуется нефть имеет большое значение для решения проблемы происхождения нефти. Выяснение же путей образования нефтяных углеводородов, их детального состава позволит предварительно намечать для поисковых работ районы, наиболее перспективные для обнаружения скоплений нефти. Для выявления подобных «очагов нефтеобразования» важно знать не только содержание органического углерода в породах, но и установить, какие именно компоненты органического вещества являются источником генерации нефтяных углеводородов и неуглеводородных соединений различных классов и различного строения [1,2].
     К сожалению, детальное исследование состава ароматических углеводородов является достаточно дорогой процедурой, поэтому только для очень ограниченного количества образцов нефти даже крупных месторождений имеется такая информация. Поэтому получение данных об УВ составе каждого нефтяного образца является актуальной проблемой, так как это может способствовать решению как геохимических, так и практических задач. 
    Целью работы - исследовать и сопоставить вариации состава насыщенных углеводородов в образцах нефтей месторождений ХМАО, и определить характеристики состава, позволяющие идентифицировать образцы нефти. 
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    





     
Глава 1. Литературный обзор

1.1 Состав нефти

     В химическом отношении нефть – сложнейшая смесь углеводородов, подразделяющаяся на две группы – тяжелую и легкую нефть. Легкая нефть содержит примерно на два процента меньше углерода, чем тяжелая, зато соответственно, большее количество водорода и кислорода. В состав нефти входят углеводороды трех классов: парафиновые, нафтеновые и ароматические. В нефтепродуктах могут содержаться, иногда в значительных количествах, непредельные углеводороды, образующиеся в процессе переработки нефти и нефтепродуктов.
1.2 Характеристика и классификация основных типов нефтей

     С точки зрения химического состава, нефть представляет собой сложную смесь углеводородов, содержащую кислородные, сернистые и азотистые соединения. Основными элементами нефтей являются углерод (83-89 %) и водород (12-14 %). Кислород и сера присутствуют в небольших количествах (1-2 % и редко более).
     Установлено, что нефти в основном состоят из смеси углеводородных соединений трех групп:
1. Метановых или парафиновых углеводородов (алканы)
2. Нафтеновых углеводородов (цикланы)
3. Ароматических или бензольных углеводородов (арены)
     В зависимости от преобладания той или иной группы углеводородов в составе нефтей последние делятся на: 
1. Метановые (парафиновые)
2. Нафтеновые
3. Ароматические
     Также выделяются промежуточные типы нефтей: метанонафтеновые, нафтено-метано-ароматические, нафтеноароматические и др. Указанные углеводородные соединения составляют основную массу нефти, хотя кроме них в ней присутствуют смолы и асфальтены, содержащие кислород и серу.
     Геохимическая классификация и характеристика основных классов нефтей:
    1. Парафиновые нефти – представлены легкими, иногда жидкими, а иногда высокопарафинистыми, с высокой температурой текучести,  нефтями. Вязкость высокопарафинистых нефтей, имеющих высокую температуру текучести, при комнатной температуре высока вследствие значительного содержания н-алканов >C20. Однако, при несколько повышенных температурах (35-50 °С) их вязкость становиться нормальной. Удельный вес обычно ниже 0,85. Количество смол и асфальтенов ниже 10%. Вязкость, как правило, низкая, за исключением случаев с большим содержанием высокомолекулярных н-алканов. Содержание ароматических УВ имеет второстепенное значение, они в основном представлены моно-  и диароматическими соединениями, в том числе и моноароматическими стероидами. Содержание серы от низкого до очень низкого.
    2. Парафино-нафтеновые нефти – характеризуются умеренным содержанием смол и асфальтенов (5 – 15%) и низким содержанием серы (0 – 1%). Содержание ароматических УВ от 25 до 40% от общего количества углеводородов. Плотность и вязкость нефтей этого класса, обычно выше, чем парафиновых, но остаются умеренными.
    3. Нафтеновые нефти – представлены измененными нефтями, которые обычно содержат менее 20% н- и изоалканов. Они образовались в результате биохимического изменения парафиновых или парафино-нафтеновых нефтей и обычно, несмотря на измененность, характеризуются низким содержанием серы.
    4. Ароматико-смешанные нефти – тяжелые нефти. Смолы и асфальтены  ?10-30%, а иногда и больше. Содержание серы >1%. Ароматические нефти составляют от 40 до 70% общего количества УВ. Моноароматических соединений относительно немного. Удельный вес обычно высокий (>0,85).
    5. Ароматико-нафтеновые и ароматико-асфальтеновые нефти обычно представлены превращенными нефтями. Большинство ароматико-нафтеновых и ароматико-асфальтеновых нефтей это тяжелые, вязкие нефти, образовавшиеся в результате деградации парафиновых, парафино-нафтеновых или ароматико-смешанных нефтей. Содержание в них смол и асфальтенов обычно превышает 25% и может достигать 60 %. Однако, относительное содержание смол и асфальтенов, как и количества серы, может изменяться в зависимости от типа исходной нефти [3].











1.3 Элементный и изотопный состав нефтей

     Несмотря на то, что нефть залегает в различных геологических условиях, элементный состав её колеблется в узких пределах. Он характеризуется обязательным наличием пяти химических элементов - углерода, водорода, серы, кислорода и азота при резком количественном преобладании первых двух. Содержание углерода в нефтях колеблется в пределах 83-87%. Водорода в нефтях 11-14%. Из других элементов в нефтях чаще всего встречается сера. Её содержание в отдельных нефтях достигает 6-8 %. Содержание кислорода в нефтях иногда достигает 1-2%, а содержание азота в нефтях не превышает 1%. В очень малых количествах в нефти присутствуют и другие элементы, главным образом металлы: алюминий, железо, кальций, магний, ванадий, никель, хром, кобальт, германий, титан, натрий, калий и др. Обнаружены также фосфор и кремний. Содержание этих элементов не превышает нескольких долей процента, определяется геологическими условиями залегания нефти. Так, основным элементами мезозойских и третичных нефтей является железо. В палеозойских нефтях Волго-Уральской области повышенное содержание ванадия и никеля. Считается, что часть микроэлементов находится в нефти с момента её образования в осадочных породах, а другая часть накапливается в последующий период существования нефтей [4]. Элементный состав некоторых нефтей приведен в табл.1.
     
     
     
     
     
     
     Табл. 1 Элементарный состав некоторых нефтей (% масс.)
Месторождение
C
H
O
S
N
Арланское (Башкортостан)
84,42
12,15
0,06
3,04
0,33
Грозненское
85,90
13,10
0,80
0,13
0,07
Коробковское (Волгоградская обл.)
85,10
13,72
0,02
1,07
0,09
Могутовское (Оренбургская обл.)
83,85
12,02
0,85
3,00
0,28
Охинское (Сахалин)
87,15
11, 85
0,27
0,30
0,43
Полуостров Мангышлак
85,73
13,00
0,4
0,69
0,18
Радаевское (Куйбышевская обл.)
82,78
11,72
2,14
3,05
0,31
Ромашкинское (Татарстан)
83,34
12,65
0,21
1,62
0,18
Самотлорское (Западная Сибирь)
86,23
12,70
0,25
0,63
0,10
Сураханское (Азербайджан)
85,30
14,10
0,54
0,03
0,03

     Большой интерес для выяснения геохимической истории нефтей представляет изотопный состав нефтей, т.е. соотношение в них изотопов углерода, водорода, серы и азота. По имеющимся данным, отношение масс различных изотопов в нефтях составляет: 12С/13С 91-94, Н/Д (1Н/2Н) 3895-4436, 32S/34S - 22-22,5, 14N/15N - 273-277.
     Различные компоненты одной и той же нефти имеют неодинаковый изотопный состав элементов. Низкокипящие фракции характеризуются облегчённым составом углерода. Различие в протонном составе наблюдается и для отдельных классов соединений (например, ароматические углеводороды богаче изотопом 13С, чем парафиновые углеводороды).
     
     
     
     
     
     
     
1.4 Изомерный и молекулярный состав нефти и нефтепродуктов

    Из всех возможных типов углеводородов и их производных в нефтях в существенных количествах содержатся лишь наиболее химически стабильные, способные сохранятся в условиях недр в течение длительного времени. Это углеводороды насыщенного, предельного характера (нафтены и парафины), а также ароматические соединения.
     В зависимости от источника нефти в ней может преобладать любая из этих трех групп углеводородов, однако, наиболее представительны парафины и нафтены.
     Парафиновые (метановые, алкановые) углеводороды – углеводороды ряда метана общего состава CnH2n+2. Они могут присутствовать в любых фракциях от газообразных до высококипящих. Суммарное содержание алканов может меняться от очень малых величин до 70-80 %. Как правило, содержание меняется с ростом температуры кипения нефтяной фракции.
     Из огромного количества изомеров алканов обычно выделяют группы углеводородов: углеводороды  нормального (линейного, неразветвленного) строения, а остальные объединяют в группу изоалканов (разветвленного строения). Это обусловлено тем, что н-алканы часто содержатся в нефтях в концентрации сопоставимой с суммарным содержанием изоалканов, иногда с преобладанием последних; легко выделяются в чистом виде из смесей углеводородов других классов; сильно влияют на качество многих товарных нефтепродуктов, часто ухудшая его по тем или иным признакам; представляют большую ценность как самостоятельное сырье для нефтехимической и микробиологической переработки. Нормальные алканы являются основным компонентом твердого парафина  - смеси высокозастывающих соединений, выпадающих о осадок при понижении температуры жидкой нефтяной системы и поэтому определяют температурные свойства нефти и нефтепродуктов, значительно влияющих на процесс добычи, транспортировки и переработки нефтяного сырья.
     Нафтеновые углеводороды – это насыщенные компоненты нефти с общей формулой CnH2n-2(m-1), где m – число колец в молекуле.
     Нафтены обычно делят на циклопентановые и циклогексановые производные. Соотношение циклопентанов и циклогексанов имеют важное генетическое и технологическое значение из -за существенно различающейся термодинамической устойчивости пяти- и шестичленных циклов и их разной способности к ароматизации в термокаталитических процессах.
     Нафтены могут содержать в молекуле несколько колец, в связи с чем подразделяются на моно-, би-, три- и циклические соединения. В легких фракциях содержатся в основном моноциклические нафтены, но с повышением температуры кипения дистиллятов растет доля полициклических углеводородов, особенно включающих сконденсированные нафтеновые циклы. Помимо полицикланов, в которых соседние циклы имеют общее C - C ребро, также обнаружены нафтены с «мостиковым» сочетанием циклов. В таких мостиковых соединениях двум кольцам одновременно принадлежат цепочки из трех или четырех атомов углерода. Суммарная концентрация нафтенов в нефтях и нефтяных фракциях меняется в широких диапазонах, подобно содержанию алканов [5].
     Укрупнение молекул нефтяных углеводород с ростом температуры кипения осуществляется за счет увеличения общего числа колец. В связи с этим в высококипящих фракциях становятся распространенными углеводороды, в молекулах которых сочетаются фрагменты различных структурных типов [4].
     
     
     
     
     
1.5 Групповой состав нефти

     Из элементного состава следует, что нефть в основном состоит из углеводородов. Наиболее широко в нефти представлены углеводороды трёх классов: алканы, циклоалканы и арены. 
     Присутствуют также углеводороды смешанного строения. Сравнительно жёсткие условия, в которых в природе находится нефть (температура до 200 0С и более), обусловливает незначительное содержание лишь в некоторых нефтях таких химически активных углеводородов, как алкены и алкины. 
     Соединения с циклическими и полициклическими структурами преобладают в нефтях, приуроченным к относительно молодым отложениям (третичным), а алифатические структуры более характерны для нефтей из палеозойских отложений.
     Из неуглеводородных компонентов нефтей известны кислородные, сернистые, азотистые соединения, также смолы и асфальтены, содержащие и кислород, и серу, и азот. Нефть содержит также и минеральные вещества. 
     
1.5.1 Парафиновые углеводороды

     Алканы занимают исключительно важное место среди углеводородов нефти. Общее содержание алканов в нефтях составляет 40-50% (об.), а в некоторых нефтях оно достигает 50-70%. Однако есть нефти, в которых содержание алканов составляет всего 10-15%.
     Лёгкие фракции любых нефтей почти целиком состоят из алканов. С повышением средней молекулярной массы фракций нефти содержание в них алканов уменьшается. В средних фракциях, выкипающих в пределах 200-3000С, их содержится обычно не более 55-61%, а к 500 0С количество этих углеводородов снижается до 5-19 % и менее [6].
    Газообразные алканы с числом атомов углерода от 1 до 4-х (С1-С4) растворены в нефти в условиях нефтеносного пласта и выделяются из нее при добыче в виде попутного газа. Легкие углеводороды C1-C2 составляют основную часть природных газов [7].
      Содержание жидких алканов в зависимости от месторождения нефти колеблется от 10 до 70 %. Наиболее богаты ими мангышлакские, сибирские, татарские, башкирские нефти. При фракционной разгонке эти углеводороды попадают в бензиновый (С5-С10) и керосиновый (С11-С16) дистилляты. В настоящее время в нефтях найдены все возможные изомеры пентана, гексана и гептана. 
Твёрдые алканы присутствуют во всех нефтях, их содержание мало (0,1-5%). Однако встречаются высокопарафинистые нефти с содержанием 7-27% твёрдых парафинов [6, 7].
     Изопреноидные углеводороды представляют особенный интерес для геохимии нефти, поскольку обладают специфической структурой, характерной для биохимических компонентов. Особенности их строения и высокая концентрация в различных нефтях свидетельствуют в пользу их биогенной природы. Содержание их в различных нефтях составляет до 9 %. 
     Наиболее интересными с геохимической точки зрения являются пристан С19Н40 (2,6,10,14-тетраметилпентадекан) и фитан С20Н42 (2,6,10,14-тетраметилгексадекан) (рис. 1). Они представляют особый интерес в связи с происхождением нефти.
      
Рис. 1 Образование пристана и фитана

     Фитан образуется из фитола в бескислородных условиях и, наоборот, образование из фитола пристана требует, чтобы верхний слой осадка был хорошо или умеренно аэрируемым. Поэтому отношение пристана к фитану используется обычно для оценки окислительно-восстановительных условий в бассейне седиментации исходного ОВ [8].
     Весьма интересным является открытие в составе липидов наиболее типичных представителей зоопланктона – копепод (анализировались три вида Calanus) – изопреноидного УВ пристана, присутствующего в количестве до 3% от содержания липидов, т.е. почти до 1% от сухого веса рачков. Вероятно, пристан образуется в протоплазме веслоногих из структурно очень близкого фитола, входящего в состав хлорофилла, поглощаемого ими вместе с водорослями. Этот пристан переходит без изменений в осадки [9].
     
     
     
1.5.2 Циклоалканы (нафтены)

    Циклоалканы составляют основную массу углеводородов нефти. Обычно нефти содержат 40-70% циклоалканов. Содержание этих углеводородов в некоторых нафтеновых нефтях может достигать иногда 80%. Распределение циклоалканов по фракциям нефти примерно равномерно. Несмотря на то, что исследования химического состава нафтенов продолжаются уже в течение более ста лет, эти углеводороды, особенно высших фракций нефти, являются наименее изученными углеводородами нефти. Это объясняется сложностью их состава, обусловленной разнообразной их изомерией.
    В настоящее время установлено, что циклоалканы нефтей состоят из моно- ди- три- и полициклических углеводородов, содержащих циклогексановые и циклопентановые кольца, причем углеводороды с шестичленными кольцами преобладают. Производные низших циклоалканов (циклопропана и циклобутана) не найдены в нефтях. В силу низкой термодинамической устойчивости их присутствие в нефтях маловероятно. Более вероятно присутствие углеводородов, содержащих в циклах более шести атомов углерода. В научной литературе есть отдельные сообщения об обнаружении в нефтях циклогептана и его гомологов.
    Моноциклические нафтены содержатся в основном во фракциях до 300°С. Бициклические углеводороды появляются в средних бензиновых фракциях (130-150°С) и сохраняются в высококипяших фракциях. Трициклические нафтены находятся во фракциях выше 200°С.
    Моноциклические нафтены содержатся в основном в бензиновых и керосино-газойлевых фракциях. Это алкилпроизводные циклопентана и циклогексана (моно-, ди- и  триалкилпроизводные). В бензиновых фракциях преобладают метилпроизводные, в значительно меньшей степени представлены углеводороды, содержащие этильные группы, очень мало содержание углеводородов с пропильными и бутильными группами.
    В бензиновых фракциях найден циклопентан (до 0,5%), циклогексан (до 7%), метилциклопентан (до 5%), метилциклогексан (до 10-20%, иногда до 20%). В общем виде моноциклические нафтены найденные в бензиновых фракциях, можно представить следующими структурами (рис. 2).
    
    
    Рис. 2. Моноциклические нафтены 

    Бициклические нафтены (рис. 3) появляются уже во фракции 130-150°С и содержатся в основном в средних фракциях нефти [1].
    


Рис. 3. Бициклические нафтены: бициклогептан, бициклооктан, бициклогексил, бициклогексилэтан

    Трициклические нафтены содержатся в средних фракциях нефти. Первым трициклическим нафтеном, выделенным из нефти был адамантан (рис. 4), относящийся к ряду трициклодекана.
    


Рис. 4 Адамантан

    В высших фракция нефти содержатся полициклические нафтены молекулы которых представляют собой системы конденсированных 4 и 5 циклов с корткими боковыми цепями – стераны  и (холестан, эргостан, и стигмастан  (рис. 5) и тритерпаны, например гопан (рис. 6)):


Рис. 5 Стераны 


Рис. 6 Тритерпан (гопан) 

    Стераны и гопаны нефтей – важнейшие реликтовые углеводороды нефтей. В отличие от природных биологических, соединений, стераны нефтей стереохимически и структурно преобразованы. Стераны в условиях диа- и катагенеза в земной коре претерпевают сложное постепенное изменение конфигурации нескольких хиральных центров, что является важным при прогнозировании наличия залежей нефти в определенном регионе.
    Исследование полициклических насыщенных углеводородов С27 и выше, имеющих углеродный скелет стероидов и тритерпеноидов, несет важную информацию благодаря связи этих продуктов с биологическими предшественниками (хемофоссилии). Тетрациклоалканы состава С27 – С30 принадлежат к стеранам, а пентациклоалканы, содержащие от 27 до 35 атомов углерода – к тритерпанам ряда гопана [10].
     Основным стуктурным предшественником гопанов является гопаноидный спирт - бактериогопантетрол (рис.7), имеющий 35 атомов углерода в молекуле, и некоторые другие биогопаноиды, которые в процессе диа-, катагенетической эволюции осадков теряют гидроксильные группы (в случае спиртов) или декарбоксилируются (в случае кислот) и в древних осадках, углях, горючих сланцах и нефтях присутствуют в виде углеводородов гомологического ряда гопана. Гопаны в растениях и грибах достаточно редки. Их обнаружили в некоторых тропических деревьях и травах, а также в папоротниках. У бактерий, синезеленых водорослей и лишайников синтез гопаноидов занимает ведущее место в изопреноидном метаболизме. Они входят в состав клеточных мембран и выполняют функции, подобные растительным и животным стеринам [1]. 

Рис.7 Происхождение гопанов в нефти из бактериогопантетрола















1.5.3 Углеводороды смешанного строения (ароматические стераны)
    
    Наибольший интерес для химии и геохимии нефти представляют собой моноароматические стераны, широко представленные в различных нефтях и сланцах. Уже в ранних работах было установлено, что ароматизации подвергается главным образом кольцо С стеранов, следствием чего являются интенсивный отрыв алкильного радикала и образование максимального фрагментного иона с т/z 253 (а также с m/z 239, 267 соответственно для норметил- и метил стеранов). Пример моноароматического стерана ( рис.8).
    
    


Рис. 8 Моноароматичекий холестан

    Рассматриваемые изомеры отличаются конфигурацией хиральных центров C-17 и C-20 (отметим, что для моноароматических стеранов, а также для моноароматических гопанов применяется нумерация атомов углерода, используемая для обозначения их насыщенных аналогов).
    Фрагментограммы, построенные по иону т/z 253, используются для различных геохимических корреляций, в частности для оценки зрелости нефти.
    Источником образования моноароматических стеранов являются многочисленные стеролы, присутствующие в различных растительных остатках. Образование таких стеранов происходит параллельно с процессом образования обычных стеранов при контакте стеролов с глинами при умеренных температурах. 
    В нефтях присутствуют также и моноароматические стераны состава C28 и С29 (т. е. соответственно моноароматические 24-метил- и 24-этилхолестаны). Каждая из структур представлена четырьмя диастереомерами, имеющими одинаковые масс-спектры.
    Кроме моноароматических стеранов с ароматическим кольцом С, в нефти найдены также и стераны с ароматическим кольцом А. Одновременно с ароматизацией кольца протекает также миграция метильного заместителя от С-10 к С-1. Масс-спектры этих углеводородов характеризуются уже большой интенсивностью молекулярного иона (40—80%). Максимальным фрагментным ионом является ион с т/z 211, соответствующий иону с т/z 217 обычных стеранов.
    В триароматических стеранах, лишенных метильных групп в ядре, максимальный фрагментный ион имеет m/z 217; в стеранах с одной метильной группой – m/z 231; в стеранах с двумя группами – m/z 245. Фрагментный ион с m/z 259 характерен для ароматических стеранов, образовавшихся из 4-метил- стеранов. 
    Геохимическое значение моно- и триароматических стеранов связано с определением степени созревания (старения) нефтей и органического вещества. Основные изменения ароматических стеранов в процессе катагенеза – это деструкция алифатических цепей и образование триароматических углеводородов. Интересно, что после того как в моноароматических стероидах (ароматическое кольцо С) происходит ароматизация кольца В (медленная стадия), дальнейшая ароматизация кольца А протекает уже быстро. Следствием этого является низкая концентрация диароматических (кольца В, С) стеранов.


1.5.4 Реликтовые углеводороды и генетическая типизация нефтей

    Состав углеводородов нефтей зависит от трех основных факторов: катагенеза (нефтей и керогена) биодеградации и особенностей состава и строения исходного органического вещества. Последний фактор – состав и строение исходных биомолекул – может быть назван генетическим.
    Понятия «химический тип» и «генетический тип» нефти по своей природе различны, так как существуют нефти, образовавшиеся из одного источника, но совершенно различные по своей химической природе (А1 —> А2 —> Б2 —> Б1).
    Химическая типизация нефтей основана на закономерностях относительного распределения углеводородов различных классов: алканов, цикланов, аренов. На химический состав нефтей резко влияют различные вторичные процессы, например биодеградация, катагенез, миграция, растворение в сжатом газе.
    Генетическая же типизация нефтей должна строиться совершенно на иных критериях. В основу генетической типизации должны быть положены закономерности состава и молекулярно-массового распределения в нефтях хемофоссилий. Наиболее перспективными в этом плане надо считать реликтовые углеводороды [4].
     Хемофоссилии – биологические метки, реликтовые вещества, химические ископаемые, биологические фоссилии, молекулярные фоссилии, биомаркеры и др. Эти различные названия были предложены геохимиками разных стран для обозначения химических соединений, встречающихся в нефтях (в ОВ пород и углях), близких по структуре биологическим молекулам. А.Н. Гусева и И.Е. Лейфман определяют хемофоссилии как остатки органических соединений организмов, распознаваемые на химическом молекулярном уровне. По мнению А.А, Петрова, к таковым следует относить все углеводородные и неуглеводородные соединения, в которых узнается структура биологических предшественников, а не только те, которые без изменения перешли из исходного ОВ в нефть.
     Хемофоссилии, являясь биологическими индикаторами, могут нести информацию об исходном материнском веществе нефти, использоваться в качестве корреляционных параметров (нефть-нефть и нефть-материнская порода), для реконструкции условий осадконакопления, для определения диагностических обстановок и степени катагенетической преобразованности и зрелости [11].
    Одним из важных свойств хемофоссилий, используемых в целях генетической типизации, является их незначительное изменение в процессах катагенеза и биодеградации. Хотя общее содержание хемофоссилий, присущих каждому конкретному нефтяному региону в нефтях, иногда невелико, однако именно они являются тем «отпечатком пальцев», который характеризует нефть данного региона [12].



Глава 2. Исследование нефти


     Основной принцип исследования нефти сводится к комбинированию методов ее разделения на компоненты с постепенным упрощением состава отдельных фракций, которые затем анализируют разнообразными физико-химическими методами.
     
2.1 Разделение образцов методом жидкостной адсорбционной хроматографии

     Жидкостная адсорбционная хроматография применяется для группового разделения углеводородов на алкано-циклоалкановую и ароматическую фракции, а также для разделения аренов по степени цикличности. Хроматографические колонки заполняют силикагелем или двойным адсорбентом — оксидом алюминия (Al2O3) и силикагелем (SiO2). В качестве десорбентов при анализе керосиновых и масляных фракций для вымывания насыщенных углеводородов используют н-алканы С5 – C7, для десорбции ароматических и гетероатомных компонентов – бензол (C6H6),  спиртобензольные смеси, ацетон (C3H6O), хлороформ (CHCl3). Ступенчатое или непрерывное увеличение полярности подвижной фазы позволяет значительно уменьшить время удерживания веществ [ 13 ].
     В качестве сорбента использован алюмогель (Al2O3) IV степени активности. Окись алюминия (кислую, основную, нейтральную) получают с различными степенями активности (от I до IV в соответствии со шкалой Брокмана), добавляя воду к окиси алюминия со степенью активности I. Такую степень активности получают нагреванием Al2O3 при температуре 400-450 °С до тех пор пока она не перестает терять воду. Для получения IV степени активности добавляют 10% воды от массы Al2O3. Оксид алюминия проявляет большую адсорбционную активность и взаимодействует с разделяемыми веществами, поэтому его селективность в значительной мере зависит от степени пропитки неподвижной жидкой фазой.
     Растворители – гексан для вымывания насыщенных и ароматических углеводородов из нефти, бензол для смыва нефтяных смол, спиртобензольная смесь в соотношении 1:3 для удаления нефтяных остатков. Образцы нефти разделены в соответствии с общепринятой схемой разделения насыщенных и ароматических углеводородов (Рис.9).
      
     Рис. 9 Общепринятая схема разделения насыщенных и ароматических углеводородов
     
     
     
     
     
     
     

2.2 Ультрафиолетовая спектроскопия

     Ультрафиолетовая спектроскопия позволяет исследовать взаимодействие ультрафиолетового излучения с электронным облаком молекул. Для аналитических целей служит диапазон ультрафиолетового излучения в пределах 200-400 нм. В молекулах углеводородов электроны находятся на связующих молекулярных орбиталях. В случае гетероатомных соединений нефти (кислородных, сернистых, азотистых) электроны имеются также на несвязующих орбиталях (электроны неподеленных электронных  пар гетероатомов).
     Исследование проведено с помощью спектрофотометра СФ-2000, растворитель – гексан (C6Н14), режим 200-800 нм.
     
2.3 Газожидкостная хроматография

     Газожидкостная хроматография основана на физико-химическом разделении анализируемых компонентов, находящихся в газовой фазе, при их прохождении вдоль нелетучей жидкости, нанесенной на твердый сорбент. Широкое распространение и перспективность методов ГЖХ обусловлены тем, что они позволяют разделить и количественно определить вещества в сложной смеси даже в тех случаях, когда они схожи по химическим свойствам, а температуры кипения различаются на десятые доли градуса.
     Исследования гексановых фракций проведено с помощью газового хроматографа «Кристалл 5000М» с пламенно-ионизационным детектором. 
Пламенно-ионизационный детектор является одним из распространенных  и  популярных  детекторов  в  газовой  хроматографии. Принцип  работы  детектора  заключается  в  том,  что  при  обычных  условиях  газы  не  проводят  электрический  ток,  но  если  в  результате  какого-либо воздействия  в  газе  образуются  ионы,  радикалы  или  свободные  электроны,  то даже  при  очень  небольшой  концентрации  этих  частиц  газы  становятся проводниками электрического тока. К потенциальному электроду прилагается напряжение для сбора ионов, а с коллекторного электрода снимается сигнал детектора [14, 15]


2.4 Масс-спектрометрический метод анализа

     Масс-спектрометрический метод анализа основан на ионизации атомов и молекул изучаемого вещества и последующим разделении образующихся ионов в пространстве или во времени. До настоящего времени, масс-спектрометрия является одним из основных методов получения информации о массах ядер и атомов.
     Метод широко применяют для элементного анализа твердых неорганических веществ и материалов.  Наиболее важное применение масс-спектрометрия получила для идентификации и установления структуры органических соединений. Молекулярный анализ сложных смесей органических соединений целесообразно проводить после их хроматографического разделения.
     Масс-спектрометрия позволяет определять молекулярную массу и структуру органических соединений. Молекулярную массу удобно устанавливать по пику молекулярного иона. В тех случаях, когда пик молекулярных ионов достаточно интенсивен, можно приближенно рассчитать валовую (брутто) формулу органического соединения по числу атомов каждого типа. Для этого используют соотношение интенсивностей пиков изотопов элементов, входящих в органическое соединение.
     Определение структуры органических соединений основывается на изучении пиков осколочных ионов. Существуют таблицы наиболее представительных ионов с указанием соответствующих им структур, которые могут быть использованы в качестве руководства по интерпретации масс-спектра. По пику молекулярного и осколочных ионов устанавливают элементный состав и химическую структуру соединения.
     Для количественного определения чаще всего пользуются методом внутреннего стандарта, сравнивая площади пиков изучаемого вещества и стандарта [16, 17, 18].
     В данной работе исследования проведены с помощью газового хроматографа Clarus 500MS фирмы Perkin Elmer (США) с масс-спектроскопич.......................
Для получения полной версии работы нажмите на кнопку "Узнать цену"
Узнать цену Каталог работ

Похожие работы:

Отзывы

Спасибо большое за помощь. У Вас самые лучшие цены и высокое качество услуг.

Далее
Узнать цену Вашем городе
Выбор города
Принимаем к оплате
Информация
Онлайн-оплата услуг

Наша Компания принимает платежи через Сбербанк Онлайн и терминалы моментальной оплаты (Элекснет, ОСМП и любые другие). Пункт меню терминалов «Электронная коммерция» подпункты: Яндекс-Деньги, Киви, WebMoney. Это самый оперативный способ совершения платежей. Срок зачисления платежей от 5 до 15 минут.

Рекламодателям и партнерам

Баннеры на нашем сайте – это реальный способ повысить объемы Ваших продаж.
Ежедневная аудитория наших общеобразовательных ресурсов составляет более 10000 человек. По вопросам размещения обращайтесь по контактному телефону в городе Москве 8 (495) 642-47-44