Циклоалканы (нафтены, цикланы) определяют особое место нефтей в ряду природных органических соединений; их массовое содержание в нефтях колеблется от 25 до 75,%.
Циклоалканы присутствуют во всех фракциях. Их содержание обычно растет по мере утяжеления фракций, и только в наиболее высококипящих масляных фракциях оно падает за счет увеличения содержания ароматических структур. Особенно богаты циклоалканами бакинские и эмбенские нефти — 40— 60 %, а в отдельных фракциях до 60—80 % в расчете на нефть. В нефтях восточных районов России их значительно меиьше.
Наиболее устойчивы пяти- и шестичленные циклы. Они и преобладают в нефтях — обнаружены многие гомологи циклопентана и циклогексана; высшие фракции нефти содержат также бициклические и трициклические углеводороды различного строения, главным образом с двумя общими атомами углерода. Кроме того, в нефти найдены углеводороды, представляющие собой различные комбинации пяти- и шестичленных циклов, часто содержащие ароматические кольца,— так называемые гибридные углеводороды.
Содержание циклоалканов и их распределение по фракциям зависят от типа нефти.
Моноциклическиё циклоалканы с длинной боковой алкильной цепью термодинамически менее устойчивы, чем замещенные двумя или тремя более короткими радикалами. Поэтому существует предел усложнения моноциклических циклоалканов.
Распределение циклоалканов по типам структур определяется составом нефтей и температурными пределами перегонки   фракции.   Так, моноциклические циклоалканы исчезают во фракциях 300—350 °С, бициклические одержатся во фракциях от 60 до 500 °С, причем количество их заметно убывает после 400 °С. Трициклические находятся во фракциях выше 350—400 °С. Это распределение подвержено некоторым колебаниям,    зависящим    от    типа нефтей. Нафтеновые   углеводороды    составляют значительную часть высококипящих  фракций любой нефти.
На   индивидуальном   уровне   сложно идентифицировать огромное число структурных   и   пространственных    изомеров нафтенов. Поэтому при их исследовании широко используют структурно-групповые методы.
Разработан масс-спектрометрический метод определения концентраций нафтенов, содержащих от 1 до 5 циклов в молекуле. Относительное концентрационное распределение нафтенов в зависимости от числа циклов в молекуле называется нафтеновым  паспортом.
Заштрихованные участки соответствуют областям изменения нафтеновых паспортов для нефтей соответствующих регионов. Характер иафтеиовых паспортов изученных нефтей разнообразен. Например, в нефтях Южного Каспия преобладают би- и тетрациклические нафтены в отличие от нефтей других регионов. Общей закономерностью нафтеновых паспортов является преобладание моно- и бицикланов над остальиыми нафтеиовыми углеводородами. В среднем для большинства нефтей содержание моно- и бицикланов составляет 50—60% от суммы нафтенов, а доля пеитациклических структур не превышает 10%.
Основное   различие   нафтеновых  паспортов  нефтей  проявляется   в    соотношении   моно-    и бицикланов.  Есть  нефти  с  примерно одинаковым содержанием этих углеводородов, а также с преобладанием моноцикланов над бицикланами. Напротив в нефтях с низким содержанием н-алканов обычно бицикланы преобладают над моноцикланами. Как правило, концентрация цолициклических нафтенов снижается с увеличением числа циклов в молекуле.
Для генетически связанных нефтей относительное распределение нафтенов с различным числом циклов в молекуле не зависит от их суммарного содержания. Нафтеновые углеводороды по сравнению с алканами имеют более стабильный состав и сохраняют генетические признаки, обусловленные природой исходного нефтематеринского вещества и условиями его преобразования в нефтяные углеводороды.
Нафтеновый паспорт унаследован нефтью от исходного органического вещества и определяется литолого-фациальнымн условиями его преобразования. Наряду с соотношением пристан/фитан нафтеновый паспорт можно с успехом использовать в качестве дополнительного критерия при установлении генетических связей нефтей. Ал. А. Петров систематизировал данные по относительному распределению насыщенных углеводородов (фракция 200—430°С) в нефтях многопластовых месторождений и отметил единый характер изменения их углеводородного состава. Отмечено, что содержание нормальных н изопреноидных алканов, в отличие от содержания нафтенов более чутко реагирует на изменение геохимических условий залегания нефтей,
С ростом молекулярной массы нафтенов повышается содержание в них полициклических молекул.
Согласно ранее опубликованным работам максимальное число циклов в нафтенах индивидуальных соединений равно пяти, однако имеются сведения, что оно может быть значительно большим —до восьми.
Особенно важную роль в составе полициклических нафтенов имеют соединения изопре.ноидного типа.
Строение моноциклических нафтенов установлено надежно благодаря применению метода каталитического дегидрирования. Однако, начиная с цикланов С8, из-за присутствия гемзамещенных углеводородов этот метод дает существенную ошибку и для исследования полициклических иафтенов применяется ограниченно. Наиболее существенные результаты дает в этом случае сочетание методов ГЖХ, встречного синтеза, хромато-масс-спектрометрии.
При установлении строения полициклической системы необходимо определить число циклов, число атомов углерода в циклической и алифатической части молекул, тип сочленения колец друг с другом, принадлежность углеводородов к определенному классу природных соединений.