Плотность,вязкость нефти. Коэффициент динамической и кинетической вязкости. Условия вязкости

Физические свойства нефти достаточно разнообразны, но самым важным среди них является её плотность (по-другому – удельный вес). Этот параметр зависит от молекулярных весов входящих в её состав компонентов.

Значение плотности нефти варьируется от 0,71 до 1,04 грамм на кубический сантиметр.

В нефтеносных коллекторах в нефти много растворенного газа, поэтому в природных условиях её плотность меньше (в 1,2 – 1,8 раза), нежели в добытом дегазированном сырье.

 

По значению этого параметра нефть делится на следующие классы:

класс очень легких нефтей (плотность – менее 0,8 грамм/см3);

легкие нефти (от 0,80 до 0,84 грамм/см3);

класс средних нефтей (от 0,84 до 0,88 грамм/см3);

тяжелые нефти (плотность – от 0,88 до 0,92 грамм/см3);

нефти очень тяжелого класса (> 0,92 грамм на кубический сантиметр).

 

Вязкость этого полезного ископаемого является свойством этого вещества оказывать сопротивление при перемещении относительно друг друга нефтяных частиц при движении нефти. Другими словами, этим параметром характеризуется подвижность этого углеводородного раствора.

 

Измеряют вязкость специальным прибором – вискозиметром. Единица измерения в системе СИ – миллипаскаль в секунду, в системе СГС – грамм на сантиметр в секунду (Пуаз).

Вязкость бывает динамической и кинематической.

Динамическая показывает значение силы сопротивления перемещению жидкостного слоя, площадь которого – один квадратный сантиметр, на 1 сантиметр при скорости движения 1 сантиметр в секунду. Кинематическая вязкость характеризует свойство нефти сопротивляться перемещению одной жидкой части относительно другой, учитывая при этом силу тяжести.

Поднятая на поверхность нефть по этому параметру делится на:

№  Полезная информация

1    маловязкую (вязкость – менее 5 мПа/с)

2    с повышенной вязкостью (от 5-ти до 25-ти мПа/с)

3    высоковязкую (большее 25-ти мПа/с)

Чем легче углеводородная жидкость, тем меньше значение её вязкости. В пласте этот параметр нефти в меньше (причем – в десятки раз), чем вязкость этой же нефти, поднятой на поверхность и дегазированной. Значение этого физического параметра велико, поскольку позволяет определить масштабы миграции в процессе формирования залежей.

Динамическая вязкость (η)

 

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

 

Вязкость нефтепродуктов

 

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.

 

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

Величину, обратную вязкости, называют текучестью.