Как определить вязкость нефтепродуктов?

Вязкость нефтепродуктов является их важным физико-химическим параметром, который используется при расчете нефтяных запасов, учитывается в процессе проектирования разработки месторождений, а также при выборе схемы переработки и способа транспортировки нефти.

Вязкость нефти и нефтепродуктов бывает динамической и кинематической. Разберем эти понятия подробнее.

Динамическая вязкость (η)

Является отношением  касательного напряжения, действующего в продукте,  к градиенту его скорости, рассчитываемое  при заранее заданной температуре.

Как вы думаете, что будет с нефтью в 2022 году?

• Подорожает
• Подешевеет

Просмотреть результаты

 Загрузка ...

Единицей измерения этого параметра является паскаль-секунда. Показатель,  обратный этому параметру, называют текучесть.

Определение вязкости нефтепродуктов происходит расчетным путем, после засечения времени  истечения исследуемого продукта через капиллярные трубки. Для получения её количественного значения используется  формула Пуазейля:

η= π p r⁴ τ / 8 V L.

Расшифруем эту формулу:

• p –  давление, под действием которого из капилляра истекает  жидкость;
• r – значение радиуса самого капилляра;
• τ – временной промежуток, за которое жидкость истекает (замер производится специальным прибором –  вискозиметром);
• V – объем протекающей через капилляр жидкости;
• L – это общая  длина капилляра.

Методы определения и средства выбираются, исходя из вида исследуемого вещества:

• Чтобы определить  этот параметр у нефтепродуктов, находящихся в жидком состоянии с показателем  вязкости от  1×10 – 6×10 паскаль-секунд, используют автоматические капиллярные приборы.
• Для определения этого параметра у тяжелых нефтей, тяжелых нефтепродуктов и битумов, используются устройства ротационного типа.

Кинематическая вязкость (ν)

Рассчитывается как  отношение значения динамической вязкости (η) продукта к его плотности (ρ), замеренной при таком же значении температуры.

Вычисляется по формуле:

ν = η /ρ

Необходимость знания этого параметра  обусловлено тем,  что  определение предыдущего параметра (η) подразумевает наличие источника, создающего  постоянное давление на исследуемый продукт, что связано с  дополнительными трудностями технического характера. Кроме того, результаты таких замеров   сложно воспроизвести, а их анализ – достаточно трудоемкий процесс.

Читать также: Каковы запасы нефти и на сколько лет её хватит?

Суть методики определения значения кинематической вязкости – замена внешнего источника постоянного давления на вещество на давление столба жидкости, которое  равно произведению высоты этого столба, ускорения силы тяжести и  плотности жидкости. Такая замена позволила значительно упростить исследования и расчеты, поэтому такой метод получил широкое распространение с использованием стеклянных капиллярных приборов.

Определение этого параметра является  обязательным для таких видов товарных  продуктов, как дизельные виды топлива и нефтяные смазочные масла.

Способ определения  параметра ν

Для замеров этого параметра применяются:

Суть методики – определение времени, за которое определенный объем исследуемого вещества истечет под действием силы тяжести.

Сама процедура  проводится с применением стеклянных капиллярных приборов. Для анализа берут  вискозиметр с диаметром капилляра, который гарантирует время истечения исследуемого продукта не меньше, чем за  200 секунд. Такую гарантию дают следующие марки:  ВНЖТ, ВПЖТ-1 и ВПЖТ-2. Разрешено также применение приборов марок  ВНЖ, ВПЖ-1, ВПЖ-2 и ВПЖ-4. При проведении лабораторных исследований наибольшее распространение получили вискозиметры Пинкевича (марки  ВПЖТ-2 и ВПЖТ-4).

Суть процесса  заключается в следующем:

• сухой и чистый прибор заполняется исследуемым продуктом, для чего на трубку отвода надевается трубка из резины.
• После этого  колено зажимается пальцем и, перевернув прибор, это колено опускается в сосуд с веществом, что позволяет засосать оттуда жидкость при  помощи резиновой груши или насоса (при этом заполнение должно проходить до достижения метки, обозначенной  М₂, а в засасываемом веществе не должно быть воздушных пузырьков);
• затем устройство вытаскивают  из сосуда и  быстро переворачивают в исходное положение;
• с внешнего конца колена снимается  излишек продукта, после чего на него надевается резиновая трубка;
• прибор ставится  в термостат таким образом, чтобы расширение не превышало уровень воды;
• выдерживают не меньше 15-ти минут;
• затем исследуемое вещество засасывается в колено, примерно на треть высоты расширения;
• колено соединяется с  атмосферой, после чего засекается время движения мениска исследуемого продукта от метки с литерой  М₁ до метки с литерой М₂ (допустимая погрешность – не больше 0,2 секунды);
• замеры проводят трижды, и в случае, если их результаты разнятся на больше, чем на 0,2 процента,  параметр  (ν), измеряемый в миллиметрах в квадрате  в секунду (мм²/с) рассчитывается  как среднее арифметическое, по следующей формуле:

Читать также: Для чего нужны ингибиторы коррозии в нефтедобыче?

ν= С τ

• С – это постоянная вискозиметра ( в мм²/с²);
• τ – это среднее арифметическое от трех замеров времени истечения вещества, измеряемое с помощью прибора, в секундах.

Значение η (в мПа/с), в этом случае рассчитывается по следующей формуле:

η = ν ρ.

• ν – рассчитанное ранее значение кинематической вязкости (мм²/с);
• ρ – значение плотности, полученное при такой же температуре, при которой происходило измерение параметра ν  (г/см³).