Материал: 2143
течения в окрестности рассматриваемой площадки будет иметь вид и = и(у), а разность скоростей соседних слоев жидкости, отнесенная к расстоянию между ними (градиент скорости),
выражаться |
производной |
du/dy. |
Эта производная определяет |
||
величину γ, называемую скоростью сдвига слоев нефти друг |
|||||
С |
du/dy (с"1). Существование относительной |
||||
относительно друга: γ = |
|||||
скорости вызывает трение между слоями нефти. Для характеристики |
|||||
силы трен я, |
спользуется |
величина х, называемая касательным |
|||
напряжен ем трен я. Эта величина определяется как отношение силы |
|||||
площади |
нефти, разделенными площадкой, к |
||||
dFTp трен я между слоями |
|||||
dσ этой площадки: τ = dFTp/dσ. |
|
||||
бА |
|||||
|
Рис. 3.3. |
К |
|
Д |
|
|
определению |
закона вязкого трения |
|||
|
|
|
|
|
И |
Нефти различных месторождений значительно отличаются друг |
|||||
от друга. Так, |
например, |
нефти северных месторождений Тимано- |
|||
Печерской нефтегазовой провинции (Усинского, Возейского, Харьягинского, Верхневозейского, Ардалинского и др.), имеющие плотность от 812 до 965 кг/м3, по вязкости отличаются гораздо значительней: от 18 до 4600 сСт при температуре 20 °С.
Для измерения вязкости нефти используют специальные приборы, называемые вискозиметрами. Наиболее распространенными являются капиллярные вискозиметры, в частности, вискозиметр Пинкевича (ВПЖ-1 и ВПЖ-2). Принцип действия всех капиллярных вискозиметров основан на определении времени свободного истечения фиксированной порции испытуемой жидкости
26
из камеры прибора через узкую цилиндрическую трубку (капилляр). Чем больше вязкость жидкости, тем дольше длится ее истечение. К приборам прилагаются тарировочные таблицы, которые позволяют пересчитать время истечения жидкости в ее вязкость [1, 5].
уществуют также ротационные вискозиметры, позволяющие Сизмерить не только вязкость нефти, но и некоторые другие ее
свойства. Ротационные вискозиметры представляют собой соосные цилиндр ческ е сосуды, расположенные один внутри другого. Один
из сосудов (внешн й ли внутренний) неподвижен, а другой может вращаться вокруг общей оси. В зазор между сосудами помещают испытуемую ж дкость и приводят один из сосудов во вращение с постоянной угловой скоростью. Для такого вращения необходим определенный момент сил, который определяется специальной механоэлектр ческой системой.
ПриВязкость ν нефтей зависит от температуры T, т.е. ν = v(T). повышен температуры вязкость нефти уменьшается, при
понижен бА– увел ч вается.
Теплоемкость нефтей является особенно важной характеристикой для тех из них, которые можно транспортировать по трубопроводам только с предварительным подогревом. Повышение температуры снижает вязкость нефти (см. рис. 3.4) и позволяет сделать ее пригодной для перекачки. Количество энергии, которое необходимо затратить для нагреванияДнефти, зависит от ее теплоемкости. Теплоемкостью С вещества, как известно, называется количество теплоты, которое нужно передать единице массы этого вещества, чтобы повысить его температуру на 1° Цельсия или
Кельвина. Для большинства нефтей теплоемкость С лежит в пределах И
1500 – 2500 Дж/(кг·К) или 350 – 600 кал/(кг·К); 1 кал = 4,1868
Дж.
27
С |
|
|
и |
|
|
бА |
|
|
Рис. 3.4. Зависимость вязкости нефти от температуры |
|
|
Теплопроводность нефтей определяет перенос энергии от более |
||
нагретых участков неподвижной нефти к более холодным. |
|
|
Давление насыщенных паров ( |
) является важным показателем |
|
не только содержания легких углеводородов в нефти и ее |
||
испаряемости, но и безопасности при транспортировке и хранении в |
||
резервуарах нефтеперекачивающих станций и нефтебаз. ДНП – это |
||
давление насыщенных паров транспортируемой нефти над |
ее |
|
|
И |
|
поверхностью в замкнутом объеме (резервуаре, полости |
||
трубопровода), находящихся вДНПтермодинамическом равновесии с |
||
жидкостью при данной температуре. |
НП оказывает влияние |
на |
образование паровых пробок в трубопроводах, на значение потерь от испарения при закачке нефти в резервуары и хранении в них, на глубину переработки и выход фракций.
28
|
|
|
|
|
Физико-химические свойства нефтей |
Таблица |
3.5 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Нефть |
|
Плотность |
Вязкость |
|
Температу- |
|
Давление |
Содер- |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
кг/м3 |
при |
|
ра застыва- |
|
насыщен- |
жание |
|
|
|||||||||
С |
|
|
20 С, сСт |
ния, (после |
|
ных паров |
парафи- |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
обработки), |
|
при 37,8 С, |
на, % |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
С |
|
кПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Мухановс- |
|
846,2 |
13,3 |
|
|
-27 |
|
139 |
6,9 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
кая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ромашк н- |
|
862,0 |
14,2 |
|
|
-42 |
|
436 |
5,1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
ская |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
застывания |
|
|
3 |
|
362 |
10,8 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Усинская |
836,9 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Ярегская |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура |
786,3 |
имеет |
важное |
значение |
при |
осу- |
||||||||||||
|
ществлен |
944,9 |
|
|
- |
|
- |
|
1,4 |
при |
|
|||||||||
|
|
технолог ческих операций с нефтью, |
например |
|
||||||||||||||||
|
определен |
|
времени |
(при 40 С) |
|
остановки перекачки |
для |
|
||||||||||||
|
|
езопасной |
|
|||||||||||||||||
|
проведен я ремонтных ра от. Так как нефти являются смесью |
|
||||||||||||||||||
|
различных углеводородов, то у них переход из жидкого состояния в |
|
||||||||||||||||||
|
твердое про |
|
сход т постепенно в некотором интервале температур. |
|
||||||||||||||||
|
Чем ближе фактическая температура нефти к ее температуре |
|
||||||||||||||||||
|
застывания, |
тем |
ольше энергозатрат требуется на ее перемещение. |
|
||||||||||||||||
|
На температуру застывания сильное влияние оказывают |
|
||||||||||||||||||
|
содержащиеся в |
нефти |
парафины, асфальтосмолистые вещества, а |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
также предварительная термообработка. В соответствии с ГОСТ 20287 |
|
||||||||||||||||||
|
– 74 температуройбАзастывания считается температура, |
при |
|
|||||||||||||||||
|
которой охлаждаемая в пробирке нефть не изменяет уровня при |
|
||||||||||||||||||
|
наклоне пробирки на 45° в течение 1 мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Для снижения температуры |
застывания нефтей применяют |
|||||||||||||||||
|
депрессорные |
присадки. Например, |
И |
|||||||||||||||||
|
применение |
депрессорной |
||||||||||||||||||
присадки на основе сополимера этилена с винилацетатом позволило снизить температуру перекачиваемой нефти от 4 – 6 до минус (8-10) °С [1].
При охлаждении нефти в процессе транспортировки по магистральным нефтепроводам возможно образование пространственной структуры или выпадение в осадок отдельных компонентов, например кристаллов парафинов. Эти явления создают значительные трудности при эксплуатации магистральных трубопроводов и их оборудования, вследствие запа-рафинирования и уменьшения сечения трубопровода, увеличения гидравлического сопротивления, забивания фильтров на нефтеперекачивающих станциях, выпадения осадка в резервуарах и др. Содержание парафина в нефтях отдельных месторождений может достигать 40 %. Скрытая
29
теплота плавления парафинов ориентировочно равна 226 – 230 Дж/(кг·К).
|
Контрольные вопросы |
С |
|
1. |
Что входит в состав нефтей? |
2. |
Как классифицируются нефти в зависимости от содержания |
углеводородов серы? |
|
3. |
На как е классы разделяют нефти по плотности? |
вязкости |
|
4. |
Для чего проводят подготовку нефти к транспортированию по |
трубопроводу? |
|
5. |
В чем заключается суть обезвоживания, обессоливания и |
стабил зац нефти? |
|
6. |
бА |
Как е ф з ко-химические свойства нефтей Вы знаете? |
|
7. |
Как е пр оры используются для определения плотности и |
|
нефти нефтепродуктов? |
8. |
Что такое температура застывания нефти? |
|
Д |
|
И |
30