4.2. Вискозитет на маслото
Вискозитетъте най-важното технологично свойство на една маслена система. Стойността на вискозитета се взема предвид при оценка на скоростта на филтриране в резервоара, при избора на вида на изместващия агент, при изчисляване на мощността на помпата за производство на нефт и др.
Маслото не е идеална система.
От гледна точка на химията, въглеводородите и хетероатомните съединения взаимодействат помежду си, поради физическото, ван дер ваалсово взаимодействие - кулоновско, дипол-диполно, ориентационно, индукционно, дисперсионно.
От гледна точка на математиката, всички наблюдавани макропараметри на маслените системи не могат да бъдат изчислени според принципа на адитивността. Параметърът вискозитет най-точно отразява тези взаимодействия и корелира със степента на тяхното проявление.
Вискозитет (абсолютен, динамичен)характеризира силата на триене (вътрешно съпротивление), която възниква между два съседни слоя вътре в течност или газ на единица повърхност по време на тяхното взаимно движение (фиг. 4.2).
Динамичният вискозитетсе определя от уравнението на Нютон:
където A е площта на движещите се слоеве течност или газ (фиг. 4.2);
F е силата, необходима за поддържане на разликата в скоростите на движение между слоевете със стойност dv;
dy е разстоянието между движещите се слоеве течност (газ);
dv е разликата в скоростите на движещи се слоеве течност (газ).
μ – коефициент на пропорционалност, абсолютен, динамичен вискозитет.
Ориз. 4.2. Движение на два слоя течност един спрямо друг
Размерът на динамичния вискозитет се определя от уравнението на Нютон:
система SI - [Pas, mPas];
CGS система - [поаз (pz), centipuz (cps)] \u003d [g / (cms)].
Вискозитетът е свързан с параметъра -течливост () - стойността на обратния вискозитет:
В допълнение към динамичния вискозитет, параметъръткинематичен вискозитетсъщо се използва за изчисления - свойството на течността да устои на движението на една част от течността спрямо друга, като се вземе предвид гравитацията.
Единици за кинематичен вискозитет:
- система SI - [m 2 / s, mm 2 / s];
- CGS система - [стоукс (st), сантистокс (cst)]; 1sst \u003d 1 10 -4 m 2 / s.
Вискозитетът на отделеното маслонамалява с повишаване на температурата и се увеличава с повишаване на налягането.
С увеличаване на молекулното тегло на фракцията, температурния диапазон на точката на кипене на фракцията и плътността, вискозитетът се увеличава.
Вискозитетът на маслото намалява с увеличаване на количеството разтворен в него въглеводороден газ и колкото повече, толкова по-високо е молекулното тегло на газа (фиг. 4.3).
С увеличаване на молекулното тегло на въглеводородния компонент от CH4 до C4H10, разтворен в масло, вискозитетът на маслата ще намалее поради увеличаване на дела на неполярни съединения (газът е идеална система).
Въпреки това, не всички газови компоненти се подчиняват на този модел. С увеличаване на количеството азот, разтворен в маслото, вискозитетът на маслата в резервоарни условия ще се увеличи.
С увеличаване на молекулното тегло на течния въглеводороден компонент от C5H12 и по-висок, разтворен в масло, вискозитетът на маслата ще се увеличи поради увеличаване на дела на полярните компоненти (маслото не е идеална система).
Ориз. 4.3. Промяна във вискозитета на петрола от находището Балахани, когато е наситен с газ
Колкото повече смоли и асфалтени съдържа маслото (колкото повече полярни компоненти), толкова по-висок е вискозитетът.
Вискозитетът на "суровите" масла е по-голям от вискозитета на отделените.
Като правило, вискозитетът на маслотокорелира с плътността или специфичното тегло на маслото.
Вискозитетът на резервоарния нефтвинаги е значително различен от вискозитета на отделения нефт, поради голямото количество разтворен газ, съдържащ се в него, резервоарните температури.
Повишаването на температурата води до намаляване на вискозитета на маслото (фиг. 4.4. а). Увеличаването на налягането под налягането на насищане води до увеличаване на GOR и в резултат на това до намаляване на вискозитета. Увеличаването на налягането над налягането на насищане за резервоарния нефт води до увеличаване на вискозитета (фиг. 4.4. b).
Минималната стойност на вискозитета се получава, когато налягането в резервоара стане равно на налягането на насищане на резервоара (фиг. 4.4. b).
Според G.F. Вискозитетът на требинското масло в резервоарни условия на различни находища варира от стотици mPas до десети от mPas (около 25% от депозитите), от 1 до 7 mPas (около 50% от депозитите) и от 5 до 30 mPas (около 25%).
Ориз. 4.4. Промяна във вискозитета на резервоарното масло от температура (а) и налягане (б)
Известни са обаче нефтени находища, чийто вискозитет в резервоарни условия достига значителна стойност: българското находище в Тюменска област (μ ≈ 700-800 mPa s), находища на находището Ukhta Komi (μ ≈ 2300 mPa s), пясъци на езерото. Атабаска в Канада.
В резервоарни условия вискозитетът на нефта може да бъде десет пъти по-малък от вискозитета на отделения нефт.