В статье автор исследует реологические свойства смесей нефтей, в том числе плотности, температуры застывания и вязкости. А также выполняет анализ по нарушению правил аддитивности плотности и температуры застывания при смешивании легкой нефти.
Ключевые слова: магистральный транспорт, нефть, смесь, реология.
С каждым годом возрастает добыча нефтей, которые имеют высокие вязкость и температуру застывания [1].
По крупным нефтепроводам «Уса-Ухта» и «Ухта-Ярославль» транспортируется смесь нефтей из месторождений северной части Тимано-Печерского нефтегазоносного района. Нефть из этих месторождений относится к различным типам и имеет значительные различия в своих реологических и физико-химических свойствах.
Если в данном регионе добыча ведется различных типов нефти: битуминозной, высоковязкой, высокопарафиновой, тяжелой, средней и легкой, то путем их смешивания в различных пропорциях можно значительно снизить вязкость, температуру застывания и начальное напряжение сдвига итоговой смеси. [2].
Цель работы: — исследование нарушения правил аддитивности плотности и температуры застывания при смешивании легкой нефти Тэбукского месторождения и тяжелой нефти Ярегского месторождения.
Важной характеристикой нефти являются её плотность. По ГОСТ Р 51858–2002 плотность товарной нефти дeлится на [3]. классы:
0 — особо лёгкая менее 830 кг/м3; 1 — лёгкая 830,1–850 кг/м3; 2 — средняя 850,1–870 кг/м3; 3 — тяжелая 870,1–895 кг/м3;4 — битуминозная более 895 кг/м3.
Одним из ключевых физических свойств нефти, имеющих огромное значение для транспортировки, является ее вязкость. Вязкость — это способность жидкости противостоять движению ее частиц друг относительно друга. Существуют динамическая и кинематическая вязкость. Вязкость нефти зависит от таких факторов, как температура, давление и химический состав. При повышении температуры вязкость нефти уменьшается, а при увеличении давления — наоборот, возрастает.
Все эксперименты проводились в научно-исследовательской лаборатории «Исследование влияния физических полей на реологические свойства высоковязкой и высокозастывающей нефти»
Вискозиметр позволяет записывать кривые течения в широком диапазоне изменения скоростей сдвига, что имеет большое значение из-за неньютоновского реологического поведения исследуемых жидкостей. Компонентный состав определялся по М 01–12–81.
Нефть Тэбукского месторождения представляет собой среднюю парафинистую нефть. Ее плотность составляет 854.5 кг/м³, температура застывания — минус 6 градусов. Нефть, добываемая на Ярегском месторождении, является высоковязкой и битуминозной с высоким содержанием смол. Ее плотность равна 934,2 кг/м³, а температура застывания составляет минус 20 градусов. Рисунки 1 и 2 иллюстрируют зависимость вязкости этих нефей от температуры. В таблице 1 указан компонентный состав исследуемых в работе нефтей.
Рис. 1. Температурная зависимость вязкости нефти Тэбукского месторождения
Рис. 2. Температурная зависимость вязкости нефти Ярегского месторождения
Таблица 1
Компонентный состав исследуемых нефтей
|
Нефть |
Массовая доля смол, % |
Массовая доля асфальтенов, % |
Массовая доля парафинов, % |
|
Тэбукская нефть |
11,11 |
1,93 |
5,19 |
|
Ярегская нефть |
24,88 |
2,30 |
2,21 |
По рисункам 1 и 2 видно, что зависимости вязкости исследуемых нефтей от температуры имеют экспоненциальный характер.
Температура застывания смеси нефти, как и любого другого сложного дисперсного состава, не является свойством, которое увеличивается пропорционально. Коллоидная структура высокомолекулярных компонентов нефти может быть причиной отсутствия аддитивности характеристик смеси нефти. На данный момент существующие модели этого процесса не позволяют точно прогнозировать изменения температуры застывания, поэтому при перемешивании нефтей в промышленных условиях, эти характеристики полученных смесей должны определяться экспериментально. Традиционные правила аддитивности могут использоваться только для приблизительных оценок. Игнорирование неаддитивных свойств нефтяных смесей может привести к существенным ошибкам в прогнозировании потребления энергии оборудованием для перекачки нефти и режимов его работы.
Литература:
- Маркин, А. Н. Нефтепромысловая химия: практическое руководство [Текст]: учебник для ВУЗов / А. Н. Маркин, Р. Э. Низамов, С. В. Суховерхов- Владивосток: «Дальнаука», 2011. — 288 с.
- Подготовка и транспорт проблемных нефтей (научно-практические аспекты) [Текст]: монография / Г. И. Волкова, Ю. В. Лоскутова., И. В. Прозорова и др. — Томск: Издательский Дом ТГУ, 2015. — 136 с.
- ГОСТ Р 51858–2002. Нефть. Общие технические условия [Текст]: срок введ. в действие установлен с 30.06.2002. — Москва, 2002. — 12 с.
