Вязкость - одно из важнейших физических свойств нефти, определяющее ее текучесть и возможности транспортировки. Давайте разберемся, что из себя представляет этот показатель, как он влияет на работу с нефтью и как его можно измерить.
Понятие вязкости нефти
Вязкость - это свойство жидкости оказывать сопротивление течению и перемещению ее частиц относительно друг друга. Чем выше вязкость, тем меньше текучесть нефти. Физически это обусловлено силами внутреннего трения между слоями жидкости.
Согласно закону Ньютона, сила внутреннего трения пропорциональна:
- площади соприкосновения слоев;
- разности скоростей слоев;
- расстоянию между слоями;
- коэффициенту внутреннего трения (вязкости) нефти.
Различают динамическую и кинематическую вязкость. Динамическая - это коэффициент пропорциональности в уравнении Ньютона. Измеряется в Па·с (паскаль-секундах).
Кинематическая вязкость является отношением динамической вязкости к плотности. Единица измерения - м2/с. Этот показатель чаще используется для характеристики нефтепродуктов.
Также различают условную и относительную вязкость для сравнения с эталонными жидкостями. Например, степень вязкости по Энглеру или секунды Сейболта.
По величине вязкости выделяют следующие типы нефтей:
- Маловязкие (до 5 мПа·с)
- С повышенной вязкостью (5-25 мПа·с)
- Высоковязкие (25-100 мПа·с)
- "вязкость нефти" Сверхвязкие (более 100 мПа·с)
Факторы, влияющие на вязкость нефти
На вязкость нефти оказывают влияние различные факторы.
Во-первых, это температура. Повышение температуры вызывает уменьшение "вязкость нефти" вязкости, так как активизируется тепловое движение молекул.
Во-вторых, на вязкость влияет давление. Его повышение ниже давления насыщения приводит к увеличению растворенного газа и уменьшению вязкости. Выше давления насыщения картина меняется на обратную.
В-третьих, существенную роль играет состав растворенных газов. Газообразные углеводороды разжижают нефть, а, например, азот - увеличивает ее вязкость.
Наиболее вязкими являются высокосмолистые нефти, в составе которых много тяжелых фракций и сернистых соединений. Напротив, легкие малосернистые нефти обладают небольшой вязкостью.
На разных месторождениях вязкость нефти варьируется в широких пределах. Например:
| Месторождение | Вязкость нефти, мПа·с |
| Северный Кавказ (верхнемеловые отложения) | 0,2-0,3 |
| Татарстан (девонские отложения) | 1-5 |
| Русское (Тюменская область) | 700-800 |
Методы определения вязкости нефти
Для измерения вязкости нефти используются различные лабораторные и полевые методы. Рассмотрим основные из них.
Вискозиметрия
Наиболее распространенным методом является вискозиметрия - измерение вязкости с помощью специальных приборов - вискозиметров. Существуют вискозиметры с переменным давлением, падающим шариком, ротационные и другие.
Принцип действия заключается в замере времени истечения фиксированного объема жидкости через калиброванное отверстие при заданных условиях. По полученным данным рассчитывают вязкость.
Ротационный метод
В ротационных вискозиметрах измеряется крутящий момент, возникающий при вращении датчика в исследуемой жидкости. Этот метод отличается высокой точностью.
Вибрационный метод
Пьезовискозиметры используют явление затухания механических колебаний в вязких средах. Датчик выполняет высокочастотные колебания, которые регистрируются и анализируются.
Использование данных о вязкости в нефтяной отрасли
Данные о вязкости нефти играют важную роль на всех этапах работы с ней - от разведки и добычи до переработки и использования нефтепродуктов.
- Прогнозирование свойств пластовой нефти. Зная зависимость вязкости от температуры, давления и газосодержания, можно прогнозировать это свойство в условиях залегания в пласте, что важно для оценки запасов и условий эксплуатации.
- Контроль качества нефтепродуктов. По вязкости контролируют качество топлив, масел и других продуктов переработки, чтобы отслеживать изменения в процессе хранения и транспортировки.
