в чем измеряется вязкость нефти
Расчёт динамической, кинематической, относительной, условной вязкости нефти
Так же, как плотность, вязкость нефти является её важнейшей физической характеристикой, поскольку напрямую влияет на её текучесть (величина, обратная вязкости). Вязкие нефти крайне трудно транспортировать по трубопроводам и трудно перерабатывать, что для нефтяной отрасли является затрудняющими факторами.
Эта величина в её кинематическом виде, приведенная к температуре 20 градусов Цельсия, может варьироваться в достаточно широком диапазоне – двух до трехсот квадратных миллиметров в секунду (мм 2 /с). Большая часть этого полезного ископаемого характеризуется средним значением этого параметра от 40-ка до 60-ти мм 2 /с.
Эта характеристика является определяющей характеристикой при расчете таких технологических параметров, как:
Если знать вязкость нефти, то возможно даже приблизительно определить её состав, поскольку эта физическая характеристика растет с увеличением молекулярных весов составляющих это полезное ископаемое фракций. Иными словами, чем тяжелее добываемое сырье, тем больше оно содержит тяжелых углеводородных фракций, а значит, вязкость его возрастает. В высоковязких марках черного золота содержится много смол и асфальтенов, что сильно затрудняет переработку такого сырья.
Кроме того, на этот параметр влияют растворенные в этом полезном ископаемом газы. К примеру, газы углеводородного состава эту жидкую смесь разжижают, а азотистые – напротив, увеличивают значение её вязкости.
Физическая величина вязкость нефти
Это свойство жидкостей по-другому можно назвать внутренним трением. Другими словами, это способность текучих веществ сопротивляться перемещению их частей одной относительно другой.
Это свойство, как правило, зависит от химического состава смеси, молекулярных масс составляющих её компонентов и от условий, при которых проводятся измерения.
По Ньютоновскому закону внутреннего трения сила внутреннего трения жидких веществ (обозначаемая как f ) находится в зависимости от следующих параметров:
Формула этой зависимости такова: f = η * S * (Δv / Δh)
η – это коэффициент пропорциональности, который зависит от сил молекулярного сцепления и называется он коэффициентом внутреннего трения (по-другому – динамической вязкостью нефти).
Динамическая вязкость
Эту величину рассчитывают по так называемой формуле Пуазейля:
η = ((π * Р * r 4 ) / 8 * v * L)) * t
Расшифруем незнакомые обозначения:
P – это давление, под которым происходит движение жидкого вещества;
L – длина капилляра, по которому протекает жидкость;
r – диаметр этого капилляра;
t – время, за которое это протекание происходит.
Измеряется эта величина в Па/с(паскаль-секунда, система СИ) или в пз (пуазах, система СГС).
Кинематическая вязкость
Этот параметр является более распространенной физической величиной для оценки свойств нефти и нефтепродуктов. По-другому эту величину называют удельным коэффициентом внутреннего трения.
Этот коэффициент является отношением коэффициента η (см. выше) к плотности жидкого вещества.
Единицы измерения этого физического параметра :
В такой отрасли, как нефтехимия, также применяются такие физические характеристики этого вещества, как относительная и условная вязкости.
Условная вязкость
Этот параметр (обозначение ВУ) получают путем деления промежутка времени, за который истекает определенный объем жидкого образца, на период времени, за который истекает такой же объем стандартной жидкости. Время истекания измеряется в вертикальной трубе заранее определенной длины и диаметра. Условия для обеих жидкостей должны быть абсолютно одинаковы.
Подскажите пожалуйста вязкость нефти и воды.. ) Очень надо. В чём измеряется?
Вязкость является важнейшей свойством, характеризующим эксплуатационные свойства котельных, дизельных топлив и других нефтепродуктов. Вязкостью жидкости называется ее способность оказывать сопротивление перемещению ее частиц относительно друг друга под влиянием действующих на них сил.
Вязкостью определяются масштабы перемещения нефти и газа в природных условиях, ее необходимо учитывать в расчетах, связанных с добычей этих полезных ископаемых.
Особенно важна эта характеристика для определения качества масленых фракций, получаемых при переработке нефти и качества стандартных смазочных масел. По значению вязкости судят о возможности распыления и перекачивания нефтепродуктов при транспортировке нефти по трубопроводам, топлив в двигателях и т. д.
Среди различных групп углеводородов наименьшую вязкость имеют парафиновые, а наибольшую — нафтеновые углеводороды. Чем больше вязкость нефтяных фракций, тем больше температура их вскипания.
Динамическая вязкость выражается величиной сопротивления в Па к взаимному перемещению двух слоев жидкости с поверхностью 1 м2, при относительной скорости перемещения 1 м/с под действием приложенной силы в 1Н. По динамической вязкости расчетным путем определяют значения рациональных дебитов скважин.
Кинематическая вязкость представляет собой отношение динамической вязкости к ее плотности при той же температуре. Единица кинематической вязкости в СИ — м2/с. Данные о кинематической вязкости используются в технологических расчетах.
При исследовании нефтей обычно определяют относительную вязкость. Относительная (удельная) вязкость выражается отношением абсолютной вязкости нефти к вязкости воды.
Сколько лишнего, а ответа на конкретный вопрос нет!
Вязкость воды = 1 спуаз = 1 мили Па*С.
Вязкость нефтей различается очень сильно. Обычно после удаления парафинов и проч. она равна 10-12 спуаз (мПа*С).
И всё!
Вязкость нефти
В инженерных системах, работающих в отраслях добычи, транспортировки, хранения нефти и ее производных каждый компонент проектируется на основе расчета, который обязательно включает такой параметр как вязкость нефтепродуктов.
Без учета этого критерия невозможно создание оптимальных инженерных решений, поэтому с определением и видами такого параметра, как вязкость, следует разобраться более подробно.
Наш завод «ВолНА» производит оборудование для нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, поэтому при проектировании любых систем в данной отрасли наши инженеры используют различные характеристики вязкости в зависимости от условий эксплуатации конкретного узла.
Понятие вязкости нефти
В общем случае понятие вязкости любой жидкости по определению означает величину усилия, которое необходимо приложить, чтобы сместить один слой жидкости относительно другого. Фактические параметры вязкости или ее коэффициент – это характеристика внутреннего, межслойного трения жидкости. В технике принято использовать несколько видов характеристик вязкости, подразделяемых на:
Единицы измерение вязкости зависят от конкретного метода ее определения. Обратным вязкости критерием называют текучесть, соответственно, чем выше вязкость, тем ниже текучесть и наоборот.
Факторы, влияющие на вязкость нефти
В зависимости от этапа работы с нефтью, то есть от процесса добычи до транспортировки, переработки и доставки нефтепродуктов конечному потребителю, вязкость может значительно меняться, что должно быть учтено при разработке систем транспортировки и хранения.
В общем случае на вязкость нефти влияет:
Плотность нефти также влияет на коэффициент вязкости, чем она выше, тем выше вязкость продукта. Принята такая условная классификация нефти по вязкости:
При этом вязкость продукта может меняться на разных стадиях ее добычи, транспортировки и переработки, поэтому это также должно быть учтено при разработке систем транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов.
Вязкость нефти
Величина вязкости учитывается при оценке скорости фильтрации в пласте, при выборе типа вытесняющего агента, при расчете мощности насоса добычи нефти и др.
Параметр вязкость наиболее тесно отражает взаимодействие углеводородов и гетероатомных соединений и коррелирует со степенью их проявления.
Вязкость (абсолютная, динамическая) характеризует силу трения (внутреннего сопротивления), возникающую между 2 смежными слоями внутри жидкости или газа на единицу поверхности при их взаимном перемещении (рис 1).
Динамическая вязкость определяется по уравнению Ньютона:
Рис 1. Движение 2 х слоев жидкости относительно друг друга
Размерность динамической вязкости определяется из уравнения Ньютона:
Единицы измерения кинематической вязкости:
Вязкость сепарированной нефти с возрастанием температуры уменьшается, а с возрастанием давления увеличивается.
Вязкость нефти уменьшается с повышением количества углеводородного газа растворенного в ней, и тем больше, чем выше молекулярная масса газа (рис 2).
При увеличением молекулярной массы углеводородного компонента от СН4 к С4Н10, растворенного в нефти вязкость нефтей будет уменьшаться, за счет увеличения доли неполярных соединений (газ идеальная система).
Однако не все компоненты газа подчиняются такой закономерности.
С увеличением количества азота растворенного в нефти вязкость нефти в пластовых условиях будет возрастать.
С увеличением молекулярной массы жидкого углеводородного компонента от С5Н12 и выше, растворенного в нефти, ее вязкость будет возрастать за счет увеличения доли полярных компонентов (нефть неидеальная система).
Рис 2. Изменение вязкости нефти Балаханского месторождения при насыщении ее газом
Вязкость смесей аренов больше вязкости смесей алканов. Поэтому, нефть с высоким содержанием ароматических углеводородов более вязкая, чем нефть парафинового основания
Чем больше в нефти содержится смол и асфальтенов (больше полярных компонентов), тем выше вязкость.
Вязкость сырой нефти больше вязкости сепарированной.
Величина вязкости нефти коррелирует с величиной плотностью или удельным весом нефти.
Вязкость пластовой нефти всегда значительно отличается от вязкости сепарированной нефти, вследствие большого количества растворенного газа, содержащегося в ней, пластовых температур.
Повышение температуры вызывает уменьшение вязкости нефти (рис 3 а).
Повышение давления, ниже давления насыщения приводит к увеличению газового фактора и, как следствие, к уменьшению вязкости.
Повышение давления выше давления насыщения для пластовой нефти приводит к увеличению величины вязкости (рис 3 б).
Минимальная величина вязкости имеет место, когда давление в пласте становится равным пластовому давлению насыщения (рис 3 б).
По данным Г. Требина вязкость нефти в пластовых условиях различных месторождений изменяется от сотен мПа*с до десятых долей мПа*с (около 25 % залежей), от до 7 мПа*с (около 50 % залежей) и от 5 до 30 мПа*с (около 25 %).
Рис 3 Изменение вязкости пластовой нефти от температуры (а) и давления (б)
Однако известны месторождения нефти, вязкость которых в пластовых условиях достигает значительной величины: Русское месторождение Тюменской области (μ ≈ 700-800 мПа*с), залежи Ухтинского месторождения Коми (μ ≈ 2300 мПа*с), пески Атабаска в Канаде.
В пластовых условиях вязкость нефти может быть в 10 ки раз меньше вязкости сепарированной нефти или нефти в поверхностных условиях.
В пласте на нефть воздействует содержащийся в пласте газ и пластовая температура.
Влияние плотности нефти на вязкость: легкие нефти менее вязкие, чем тяжелые.
Классификация нефти по вязкости:
Например, вязкость нефтей залежей:
ХИМИЯ НЕФТИ
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Понятие вязкости
Вязкость является важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства котельных и дизельных топлив, нефтяных масел, ряда других нефтепродуктов. По значению вязкости судят о возможности распыления и прокачиваемости нефти и нефтепродуктов.
Различают динамическую, кинематическую, условную и эффективную (структурную) вязкость.
Переводные множители для расчета динамической [μ] вязкости.
Переводные множители для расчета кинематической [ν] вязкости.
Условная вязкость измеряется в градусах ВУ (°ВУ) (если испытание проводится в стандартном вискозиметре по ГОСТ 6258-85), секундах Сейболта и секундах Редвуда (если испытание проводится на вискозиметрах Сейболта и Редвуда).
Перевести вязкость из одной системы в другую можно при помощи номограммы.
В нефтяных дисперсных системах в определенных условиях в отличие от ньютоновских жидкостей вязкость является переменной величиной, зависящей от градиента скорости сдвига. В этих случаях нефти и нефтепродукты характеризуются эффективной или структурной вязкостью:
Кинематическая вязкость определяется для относительно маловязких светлых нефтепродуктов и масел с помощью капиллярных вискозиметров, действие которых основано на текучести жидкости через капилляр по ГОСТ 33-2000 и ГОСТ 1929-87 (вискозиметр типа ВПЖ, Пинкевича и др.).
Для вязких нефтепродуктов измеряется условная вязкость в вискозиметрах типа ВУ, Энглера и др. Истечение жидкости в этих вискозиметрах происходит через калиброванное отверстие по ГОСТ 6258-85.
Между величинами условной °ВУ и кинематической вязкости существует эмпирическая зависимость:
Вязкость наиболее вязких, структурированных нефтепродуктов определяется на ротационном вискозиметре по ГОСТ 1929-87. Метод основан на измерении усилия, необходимого для вращения внутреннего цилиндра относительно наружного при заполнении пространства между ними испытуемой жидкостью при температуре t.
Кроме стандартных методов определения вязкости иногда в исследовательских работах используются нестандартные методы, основанные на измерении вязкости по времени падения калибровочного шарика между метками или по времени затухания колебаний твердого тела в испытуемой жидкости (вискозиметры Гепплера, Гурвича и др.).
Во всех описанных стандартных методах вязкость определяют при строго постоянной температуре, поскольку с ее изменением вязкость существенно меняется.
Зависимость вязкости от температуры
Зависимость вязкости нефтепродуктов от температуры является очень важной характеристикой как в технологии переработки нефти (перекачка, теплообмен, отстой и т. д.), так и при применении товарных нефтепродуктов (слив, перекачка, фильтрование, смазка трущихся поверхностей и т. д.).
С понижением температуры вязкость их возрастает. На рисунке приведены кривые изменения вязкости в зависимости от температуры для различных смазочных масел.
Общим для всех образцов масел является наличие областей температур, в которых наступает резкое повышение вязкости.
Существует много различных формул для расчета вязкости в зависимости от температуры, но наиболее употребляемой является эмпирическая формула Вальтера:
Дважды логарифмируя это выражение, получаем:
По номограмме можно найти вязкость нефтепродукта при любой заданной температуре, если известна его вязкость при двух других температурах. В этом случае значение известных вязкостей соединяют прямой и продолжают ее до пересечения с линией температуры. Точка пересечения с ней отвечает искомой вязкости. Номограмма пригодна для определения вязкости всех видов жидких нефтепродуктов.
Существуют различные методы определения индекса вязкости (ИВ).
Для всех масел с ν100 2 /с вязкости (ν, ν1 и ν3) определяют по таблице ГОСТ 25371-97 на основе ν40 и ν100 данного масла. Если масло более вязкое (ν100 > 70 мм 2 /с), то величины, входящие в формулу, определяют по специальным формулам, приведенным в стандарте.
Значительно проще определять индекс вязкости по номограммам.
Многими исследователями было подмечено, что плотность и вязкость смазочных масел до некоторой степени отражают их углеводородный состав. Был предложен соответствующий показатель, связывающий плотность и вязкость масел и названный вязкостно-массовой константой (ВМК). Вязкостно-массовая константа может быть вычислена по формуле Ю. А. Пинкевича:
В области низких температур смазочные масла приобретают структуру, которая характеризуется пределом текучести, пластичности, тиксотропностью или аномалией вязкости, свойственными дисперсным системам. Результаты определения вязкости таких масел зависят от их предварительного механического перемешивания, а также от скорости истечения или от обоих факторов одновременно. Структурированные масла, так же как и другие структурированные нефтяные системы, не подчиняются закону течения ньютоновских жидкостей, согласно которому изменение вязкости должно зависеть только от температуры.
Зависимость вязкости от давления
Вязкость жидкостей, в том числе и нефтепродуктов, зависит от внешнего давления. Изменение вязкости масел с повышением давления имеет большое практическое значение, так как в некоторых узлах трения могут возникать высокие давления.
Зависимость вязкости от давления для некоторых масел иллюстрируется кривыми, вязкость масел с повышением давления изменяется по параболе. При давлении Р она может быть выражена формулой:
В нефтяных маслах меньше всего с повышением давления изменяется вязкость парафиновых углеводородов и несколько больше нафтеновых и ароматических. Вязкость высоковязких нефтепродуктов с увеличением давления повышается больше, чем вязкость маловязких. Чем выше температура, тем меньше изменяется вязкость с повышением давления.
Для определения вязкости нефтепродуктов при высоком давлении Д.Э.Мапстон предложил формулу:
На основе этого уравнения Д.Э.Мапстоном разработана номограмма, при пользовании которой известные величины, например ν0 и Р, соединяют прямой линией и отсчет получают на третьей шкале.
Вязкость смесей
Вязкость газов и нефтяных паров
Вязкость углеводородных газов и нефтяных паров подчиняется иным, чем для жидкостей, закономерностям. С повышением температуры вязкость газов возрастает. Эта закономерность удовлетворительно описывается формулой Сазерленда:
Для приближенных расчетов принимаем, что С = 1,22·Ткип. Более точные значения С и m.
Для расчета вязкости индивидуальных углеводородных газов применяется формула:
Вязкость газов, нефтяных паров можно определить по графическим зависимостям:
Вязкость природных газов известной молекулярной массы или относительной плотности (по воздуху) при атмосферном давлении и заданной температуре может быть определена по кривым, представленным на рисунке.
Как видно из рисунка, с повышением относительной плотности и понижением температуры вязкость газа уменьшается.
Вязкость газов мало зависит от давления в области до 5-6 МПа. При более высоких давлениях она растет и при давлении около 100 МПа увеличивается в 2-3 раза по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении. Для определения вязкости при повышенных давлениях пользуются эмпирическими графиками.