Вязкость нефти: свойства, методы измерения и использование

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:

1. Маловязкие (до 5 мПа·с)
2. С повышенной вязкостью (5-25 мПа·с)
3. Высоковязкие (25-100 мПа·с)
4. "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:

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.