В инженерных системах, работающих в отраслях добычи, транспортировки, хранения нефти и ее производных каждый компонент проектируется на основе расчета, который обязательно включает такой параметр как вязкость нефтепродуктов.
Без учета этого критерия невозможно создание оптимальных инженерных решений, поэтому с определением и видами такого параметра, как вязкость, следует разобраться более подробно.
Наш завод «ВолНА» производит оборудование для нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, поэтому при проектировании любых систем в данной отрасли наши инженеры используют различные характеристики вязкости в зависимости от условий эксплуатации конкретного узла.
Понятие вязкости нефти
В общем случае понятие вязкости любой жидкости по определению означает величину усилия, которое необходимо приложить, чтобы сместить один слой жидкости относительно другого. Фактические параметры вязкости или ее коэффициент – это характеристика внутреннего, межслойного трения жидкости. В технике принято использовать несколько видов характеристик вязкости, подразделяемых на:
- вязкость в общем понятии, которая определяется по характеристикам площади смещаемых слоев, разности скорости движения между слоями и расстоянием между ними, а также зависит от физико-химических свойств жидкости;
- динамическая вязкость нефти. Учитывает дополнительные параметры давления и скорости движения жидкости. Представляет собой коэффициент, который определяется по формуле Пуазейля;
- кинематическая вязкость нефти. Дополнительно учитывает влияние действия силы тяжести, то есть, устанавливает зависимость вязкости от плотности жидкости. На практике определяется как отношение коэффициента динамической вязкости к плотности вещества;
- условная вязкость. определяется практически экспериментальным путем. Выполняется сравнение скорости истечения определенного объема исследуемого продукта к скорости истечения такого же объема дистиллированной воды при температуре 20 градусов Цельсия. Эта методика прописана в ГОСТ и ею пользуются для проведения быстрых расчетов систем и оборудования на основе условной вязкости.
Единицы измерение вязкости зависят от конкретного метода ее определения. Обратным вязкости критерием называют текучесть, соответственно, чем выше вязкость, тем ниже текучесть и наоборот.
Факторы, влияющие на вязкость нефти
В зависимости от этапа работы с нефтью, то есть от процесса добычи до транспортировки, переработки и доставки нефтепродуктов конечному потребителю, вязкость может значительно меняться, что должно быть учтено при разработке систем транспортировки и хранения.
В общем случае на вязкость нефти влияет:
- физико-химический состав продукта конкретного месторождения. при этом вязкость нефти в пластовых условиях может значительно отличаться от вязкости продукта откачиваемого из горловины скважины, что необходимо учитывать при проектировании узлов оборудования;
- температуры транспортируемой среды. Чем выше температура, тем ниже вязкость нефти, поэтому часто нефтепроводы подогревают принудительно, например, таким стационарным подогревом могут быть оснащены узлы слива-налива нефти из резервуаров или цистерн;
- наличие в нефти газовых примесей. Как правило, чем больше объем растворенного газа, тем ниже вязкость нефти. Однако есть исключение – растворение азота в нефти приводит к повышению ее вязкость;
- скорости перекачки. Чем выше скорость движения нефтепродукта, например, по нефтепроводу, тем выше показатель динамической вязкости и, соответственно, выше затраты на транспортировку одинакового объема.
Плотность нефти также влияет на коэффициент вязкости, чем она выше, тем выше вязкость продукта. Принята такая условная классификация нефти по вязкости:
- незначительная – μ < 1 мПа * с;
- маловязкие – 1 мПа * с < μ < 5 мПа * с;
- повышенная – 5 мПа * с < μ < 25 мПа * с;
- высоковязкие – μ > 25 мПа * с;
- сверхвязкие – μ > 30 мПа * с.
При этом вязкость продукта может меняться на разных стадиях ее добычи, транспортировки и переработки, поэтому это также должно быть учтено при разработке систем транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов.