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 (мм²/с). Большая часть этого полезного ископаемого характеризуется средним значением этого параметра от  40-ка до 60-ти мм²/с.

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

• Подорожает
• Подешевеет

Просмотреть результаты

 Загрузка ...

Эта характеристика является определяющей характеристикой при расчете таких технологических параметров, как:

• подвижность углеводородного сырья в продуктивном пласте в момент добычи;
• скорость фильтрации этого сырья в пласте;
• при определении типа вытесняющего агента;
• для подбора мощности добывающего насосного оборудования;
• при определении необходимых условий трубопроводной транспортировки и так далее.

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.

Читать также: Сколько литров нефтепродуктов содержится в барелле нефти?

По Ньютоновскому закону внутреннего трения сила внутреннего трения жидких веществ (обозначаемая как f ) находится в зависимости от следующих параметров:

• площадь соприкосновения составляющих жидкость слоев (обозначение – S);
• разность их скоростей (Δv);
• расстояние между этими слоями (Δh);
• молекулярные свойства жидкого вещества.

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 * r⁴)  / 8 * v * L)) * t

Расшифруем незнакомые обозначения:

P – это давление, под которым происходит движение жидкого вещества;

v – это его объем;

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.

V = η / ρ

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.

По Государственному стандарту номер 6258 – 85 для измерения этой величины используют 200 кубических сантиметров исследуемой жидкости и такое же количество дистиллированной воды. Прибор, которым проводятся измерения, называется вискозиметр. Измерения проводят при температуре 20 градусов Цельсия.  Единица измерения – градус Энглера (обозначение – градус ВУ или °E).

Читать также: Как проводят капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин?

Относительная вязкость

Эта величина представляет собой отношение коэффициента динамической вязкости исследуемого жидкого вещества  (обозначение μ) к такому же коэффициенту, характерному для чистого  растворителя (обозначение μ), измеренным при одинаковых условиях:

μ_r = μ / μ

В Соединенных Штатах Америки эту физическую характеристику  зачастую измеряют в так называемых УСС (универсальная секунда Сейболта, SUS либо SSU).

Измерения проводятся также специальным вискозиметром с отверстием определенного калибра. Через это отверстие пропускают  60 кубических сантиметров  образца исследуемого вещества либо при температуре 100 градусов по Фаренгейту (37,8 градуса Цельсия), либо при температуре 210 градусов по Фаренгейту (98,9 градуса Цельсия), после чего  засекают время истечения исследуемого образца.

Для веществ с высоким уровнем этого параметра (например. мазутов и котельного топлива) в США применяется специальный вискозиметр Сейболта FUROL. Единицей таких измерений является секунда Сейболта FUROL, обозначаемая как SSF.