СРАВНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТИ РАЗЛИЧНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Зыкова С.О. 1, Гончарова А.О. 1, Боровская Л.В. 1

1Кубанский Государственный Технологический Университет

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Вязкость - важнейшее технологическое свойство нефти, определяющее ее подвижность в пластовых условиях для добычи или при транспортировке по магистральным нефтепроводам (МНП).

Величина вязкости учитывается при оценке скорости фильтрации в пласте, при выборе типа вытесняющего агента, при расчете мощности насоса добычи нефти и др.

Вязкость сепарированной нефти с возрастанием температуры уменьшается, а с возрастанием давления увеличивается.

С увеличением молекулярного веса фракции, температурного интервала выкипания фракции, плотности величина вязкости возрастает .

Вязкость нефти уменьшается с повышением количества углеводородного газа растворенного в ней, и тем больше, чем выше молекулярная масса газа.

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 нефтей в пластовых условиях будет возрастать.

Вязкость смесей аренов больше вязкости смесей алканов. Поэтому, нефти с высоким содержанием ароматических углеводородов более вязкие чем нефти парафинового основания

Чем больше в нефти содержится смол и асфальтенов (больше полярных компонентов), тем выше вязкость.

Вязкость сырых нефтей больше вязкости сепарированных.

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.

Минимальная величина вязкости имеет место, когда давление в пласте становится равным пластовому давлению насыщения.

Методы определения вязкости нефти и нефтепродуктов

Вязкость нефтепродуктов имеет большое практическое значение. От вязкости масла зависит ряд эксплуатационных свойств механизмов: износ трущихся деталей, отвод тепла от них и расход масла. С повышением температуры вязкость уменьшается и сильно возрастает при ее понижении. Эти изменения характеризуются индексом вязкости, представляющим собой температурный коэффициент вязкости. По индексу вязкости оценивают пригодность масел для данных условий работы механизмов. Для определения индекса вязкости сопоставляют вязкость масла при различных температурах, обычно при 50 и 100⁰С. Чем меньше вязкость зависит от температуры, тем выше индекс. Различают следующие виды вязкости:

динамическую (абсолютную) -

кинематическую -

относительную (условную)

Для замеров параметра вязкости применяются стеклянные вискозиметры ВПЖ и ВНЖ, а также ВПЖТ и ВНЖТ.

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

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;

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:

С – это постоянная вискозиметра ( в мм²/с²);

τ – это среднее арифметическое от трех замеров времени истечения вещества, измеряемое с помощью прибора, в секундах.

Физико-химические свойства высоковязких нефтей

Говоря о тяжелой нефти, обычно подразумевают также и сверхтяжелую нефть и природные битумы, т.е. нефти с плотностью более 0,920 г/см³.

В тяжелых нефтях, а особенно в природных битумах, в значительно большем количестве, чем в легких нефтях, присутствуют смолисто-асфальтеновые вещества, азот-, хлор-, кислород- и серосодержащие соединения, а также металлы.

Наибольшее скопления запасов тяжелой нефти находится на границах геологических бассейнов. Считается, что такая нефть является остатком более легкой нефти, которая утратила низкомолекулярные компоненты вследствие разрушения бактериями, вымывания водой и испарения.

По оценкам, запасы тяжелой нефти на нашей планете более, чем в два раза превосходят традиционные. Однако коэффициент извлечения нефти для таких месторождений колеблется в пределах от 5 до 30%.

Исследования физико-химических свойств нефти проводилось с использованием проб, отобранных из месторождений с легкой нефтью. В таблице 2 приведены физико-химические свойства высоковязкой нефти.

Таблица 1 – Физико-химические свойства высоковязких нефтей .

Показатели нефти	Содержание по массе
Плотность, г/см³	0,80 - 1,00
Содержание серы	0,00 – 5,42
Содержание парафинов	0,00 – 21,80
Содержание смол	1,40 – 60,00
Содержание асфальтенов	0,00 – 23,40
Содержание вольфрама, м	0,00 – 0,12
Содержание никеля, м	0,00 – 0,05
Температура пласта, °С	7,00 – 109,00
Пластовое давление, мПа	1,32 – 221,20

Физико-химические свойства легких нефтей

Для данного вида нефти характерно преобладание метановых углеводородов, низкое содержание смолисто-асфальтеновых компонентов. Легкая нефть проста в своей переработке. По сути, большая часть нефти, добываемой в мире, это и есть легкая нефть. В последнее время остро стоит проблема исчерпаемости запасов легкой нефти, поэтому производители все чаще переходят на так называемую тяжелую нефть или сланцевую нефть.

Таблица 2- Физико – химические свойства легкой нефти

Показатели нефти	Содержание по массе
Плотность, г/см³	0,81
Содержание серы, %	1,4
Содержание парафинов, %	3,7
Содержание смол, %	5,7
Содержание асфальтенов, %	4,6
Вязкость, мПа·с	2,18 - 4,63
Показатели нефти	Содержание по массе
Пластовое давление, мПа	7,6 - 8,1

Сравнение физико-химических свойств высоковязких и легких нефтей

В ряду физических параметров нефти важнейшим является плотность или удельный вес. Этот показатель зависит от молекулярного веса слагающих ее компонентов, т.е. от преобладания в составе нефти легких или тяжелых углеводородных соединений, от наличия смолистых примесей, асфальтенов и растворенного газа. Плотность нефти изменяется в широких пределах от 0,71 до 1,01 г/см3. Нефти удельного веса ниже 0,850 г/см3 считаются легкими, а более того - тяжелыми. В пластовых условиях за счет большого объема растворенного в нефти газа плотность ее в 1,2 - 1,8 раза меньше, чем в поверхностных условиях после ее дегазации.

Меньшей вязкостью обладают легкие нефти, а большей - тяжелые. В пластовых условиях вязкость нефти в десятки раз меньше, чем той же нефти на поверхности после ее дегазации, что связано с ее очень высокой газонасыщенностью в недрах. Содержание серы - очень важное свойство, влияющее на окислительные свойства нефти. Чем больше содержание серы в нефтях, тем агрессивнее она ведет себя по отношению к металлам, окисляя и разрушая их. В этом смысле действие ее аналогично окислительному действию кислорода.

Парафинистость - еще одно важной свойство нефти, влияющее на технологию ее добычи и транспортировки по трубопроводам. Парафинистость возникает в нефтях за счет содержания в них твердых компонентов - парафинов и церезинов. Содержание их достигает иногда от 13 до 14 %. Высокое содержание парафина чрезвычайно затрудняет добычу нефти, поэтому процесс добычи и транспортировки тяжелой нефти является более трудоемким и энергоемким, чем легкой нефти

Анализ вязкости керосина на основании лабораторной работы

Целью данного опыта является ознакомление с методикой определения кинематической вязкости нефтепродукта.

Приборы и аппаратура: вискозиметр типа ВПЖ – 2, термометр, термостат, секундомер, резиновая груша.

В ходе работы было необходимо следить за постоянством температуры и за тем, чтобы в расширении вискозиметра не образовалось пузырьков воздуха.

Для расчета кинематической вязкости определили среднее арифметическое время истечения из проведенных отсчетов.

Кинематическая вязкость (мм²/с) испытуемого нефтепродукта при температуре t вычисляют по формуле:

Где С – постоянная вискозиметра;

среднее арифметическое, учитываемых отсчетов времени истечения жидкости, с;

g– ускорение силы тяжести в месте измерения вязкости, см/с²;

980,7 – нормальное ускорение сил тяжести, см/с².

На основании полученных данных определили кинематическую вязкость по формуле:

Вывод: По результатам проведенной работы мы получили кинематическую вязкость, равную 0,002428 м²/с. Отличие от табличного значения обусловлено тем, что данная фракция керосина очищена от тяжелых углеводородов, углеводородов парафинового ряда, погрешностью вискозиметра при определении вязкости. Заключение Наибольшую ценность представляет легкая нефть. В последнее время остро стоит проблема исчерпаемости запасов легкой нефти, поэтому производители все чаще переходят на так называемую тяжелую нефть или сланцевую нефть.

Благодаря высокой энергоемкости и транспортабельности, с середины XX века она служит самым важным источником энергии в мире. На производство топлива идет до 84% добываемого сегодня объема. Остальные 16% служат сырьем для переработки в пластмассы, растворители, удобрения, лекарственные средства и прочую продукцию, без которой современная цивилизация просто невозможна. Даже если в далеком будущем легкая нефть утратит приоритетную роль в качестве топлива, ее ценность при этом не уменьшится. Человечество по-прежнему не сможет обойтись без предметов, обязательным компонентом в изготовлении которых является легкая нефть. Таким образом, с развитием альтернативных и возобновляемых источников энергии все больше нефти будет тратиться на нужды нефтехимической промышленности.

Список используемой литературы и источников

Просмотров работы: 396

Код для цитирования:

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

СРАВНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТИ РАЗЛИЧНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Студенческий научный форум - 2018
X Международная студенческая научная конференция