Литология. Кн. 2 - Фролов В.Т.
ISBN 5—211—02383—8
Скачать (прямая ссылка):
ных членов — парафину (лат. parum affinis — «слабое сродство», т. е. химическая инертность, стойкость, в частности неспособность к реакциям присоединения и полимеризации). Эти УВ бывают газообразными, жидкими и твердыми. Первые 4 члена ряда — метан, этан (C2H6), пропан (C3H8) и бутан (С4Ню) — газы, так как точки их кипения соответственно-—161, —89,. —42 и —0,5 0C Следующие члены от пентана (С5Н12) до гексадекана (Ci6H34) — жидкие, ибо их точки кипения повышаются от 360C до сотен градусов. Твердые УВ начинаются от C]7H36 и выше — это собственно парафины. Различают нефти беспарафиновые (парафинов <1%), слабопарафиновые (1—2%) и парафиновые (>2%). У В парафинового ряда — по значению вторые, после нафтеновых, компоненты нефти. Высокопарафиновые нефти (в небольшом количестве) содержат парафины с числом атомов С в цепи более 200 (!).
Если в составе нефти встречается примерно 60 парафиновых структур с прямой цепью, то теоретически могут существовать миллионы — десятки миллионов разветвленных парафиновых структур, например в УВ с С25 насчитывается 36 797 588 изомеров, т. е. соединений с одинаковой молекулярной формулой. Не меньшее разнообразие изомеров и у нафтеновых и ароматических УВ. Все это показывает, как сложен состав нефтей и твердых их производных. К настоящему времени идентифицировано около 600 индивидуальных УВ. Многие тысячи более редких соединений никогда не будут идентифицированы (Хант, 1982 с. 54—55).
Ллканы — УВ с открытой цепью и простыми (одинарными) связями между атомами С, поэтому молекулы могут расти до сотен атомов С. В легких нефтях (из мезозоя и палеозоя с глубин. 2000 м) содержание алканов поднимается до 70%, а н-ал-канов — до 50%, и это в основном C2H12—C9H2O- В тяжелых нефтях с низким содержанием w-алканов максимум на кривой их распределения приходится на С!8—C20 и выше. Такие н-ал-каны составляют основную массу парафинов, и они оказываются менее стойкими, в частности легко окисляются (биодеградация). По нормальным алканам выше члена ряда с C15 вычисляется важный геохимический показатель — коэффициент нечеткости (К. н.) — отношение удвоенной суммы концентраций нечетных н-алканов ряда С2п+\ к сумме концентраций четных н-алканов рядов C2n и C2n+2. Самые высокие К. н. характерны для высших растений (4—7 по C24—C32) и современных осадков (2,5—5,5 по тем же w-алканам). С удревнением РОВ и с ростом его катагенетических преобразований К. н. снижается от 3 до 1. Для нефти он близок к 1. Его используют для приближенной оценки нефтегенерационного потенциала РОВ (рассеянного OB): если он >1,2 (по C24—C32) — РОВ недостаточно зрелое и имеет низкий потенциал.
Язо-алканы концентрируются главным образом в низких и средних фракциях нефти, и основная масса их представлена
метилалканами (УВ с одной короткой боковой цепью) и изо-преноидными УВ (с несколькими регулярно чередующимися ме-тильными радикалами в цепи). Изопреноидные УВ, например фитан (С2оН42) и пристан (Ci9H4o), образующиеся за счет деструкции хлорофилла (самого распространенного в природе зеленого пигмента), и я-алканы средних и высших фракций неф-тей и битумоидов являются хемофоссилиями, т. е. несущими однозначную родовую метрику — происхождение из липидов и пигментов живого вещества. Остальные изо- и низкомолекулярные н-алканы большей частью являются вторичными продуктами катагенетических преобразований исходных биологических молекул с изменением их углеродного скелета.
Ненасыщенные УВ — алкены (CnH2n, с двойной связью атомов С), алкины (с тройной связью) и др. — химически наиболее активны и поэтому наименее стойкие. Они практически отсутствуют во всех видах ископаемого OB (получаются при промышленном крекинге нефти), а если встречаются, то это свидетельствует о техногенном загрязнении или недавнем высокотемпературном воздействии (например, вулканическом) на нефть.
Циклические УВ в своем составе имеют 5- или 6-членные (углеродные) кольца — циклы, на которые замыкаются УВ-цепи при соответствующих условиях, — это циклопентан и циклогексан (см. выше), а звеньями циклов является метилен CH2, поэтому их называют нафтеновыми, или просто нафтенами, — это основные компоненты большинства нефтей. Более современное название — цикланы (IX)- Так как атомы С связаны простыми, одинарными связями, делающими их насыщенными УВ, они достаточно инертны и к ним применяется название «алканы» и «парафины», точнее, «циклоалканы», «циклопара-фины». Общая формула моноциклических цикланов С„Н2«, би-циклических С„Н2„_2, трициклических СпН2п-4 и т. д. Помимо кольца в структуре цикланов могут присутствовать короткие прямые цепи групп CH3, C2H6, C3H7 и др. Пример — нафтен, или циклоалкан C8Hi6 — изопропилциклопентан. По плотности, температуре кипения и показателю преломления Ц. занимают промежуточное положение между алканами и аренами с тем же числом атомов С в молекуле.
Ароматические УВ, или арены (А.), с общей формулой С„Н2„_Р (p=Q, 12, 14, 18, 20, 24, 28, 30, 36) содержат по крайней мере одно бензольное кольцо (бензол и его производные — толуол C7H8 и др.), а также 2 (нафтанин и его производные), 3 и больше колец. Полициклические А., имеющие по два общих атома С в кольцах, называются конденсированными, а с отдаленными кольцами, разделенными алкановыми цепями или другими группами атомов, неконденсированными. А. по физическим и химическим свойствам существенно отличаются от ал-канов и цикланов: имеют более высокие плотности (0,8610— 0,8944), показатели преломления (1,414—1,5139), температуры
