В тяжелой нефти, наоборот, содержится большое количество высокомолекулярных примесей, таких как, смолисто-асфальтеновые вещества, что делает переработку довольно ресурсно-затратной. Поэтому и стоят тяжелые сорта нефти существенно дешевле легких сортов. Такие нефти имеют плотность, близкую к единице.
Таким образом, плотность – неотъемлемая характеристика каждого сорта нефти.
Кроме этого плотность нефти нужно знать при пересчете ее количества из объемных единиц в массовые, и наоборот, что необходимо при приемке, учете и отгрузке на нефтеперерабатывающих заводах и при транспортировке. При этом учитывается температура окружающей среды, а также климатический пояс, время года и пр. Следовательно, данные о плотности нефти необходимы не только для расчетов технологических процессов, но и для экономического планирования.
Плотность как физическая величина
Плотность – это отношение массы тела к занимаемому им объему.
ρ =
M
На практике же чаще всего прибегают к определению так называемой относительной плотности – отношению абсолютной плотности исследуемого вещества к абсолютной плотности какого-либо эталона при определенной температуре.
ρ =
M
В большинстве случаев, в том числе в нефтяной индустрии, в качестве эталона используют дистиллированную воду. Измерения образцов нефти обычно проводят при 20 °С, и соответственно, относят полученные значения к плотности дистиллированной воды при 20 °С, либо при 4 °С (абсолютная плотность воды при данной температуре равна единице).
Установлено, что зависимость плотности большинства нефтей и нефтепродуктов от температуры имеет линейный характер (в интервале температур 0 – 50 °С) и выражается следующей формулой:
Опираясь на данную зависимость можно вычислить плотность нефти при какой-либо температуре, зная ее плотность при другой температуре. В частности, довольно распространенной характеристикой нефти является ее относительная плотность при 20 °С относительно воды при 4 °С:
Плотность в градусах API
В отличие от России и стран СНГ, за рубежом принято выражать плотность нефти по шкале API, которая была разработана в 1921 году Американским институтом нефти.
Плотность в градусах API рассчитывается из относительной плотности, определяемой при стандартной температуре 15,6 °С (60 °F), по формуле:
API =
141,5
— 131,5
ρ
15,6
4
Вычислить относительную плотность, зная значение плотности в градусах API можно по обратной формуле:
ρ
15,6
=
141,5
4
API + 131,5
Таблица соответствия градусов API и относительной плотности нефти (при температуре 15,6 °С):
Плотность нефтей зависит от множества факторов: в первую очередь от фракционного и химического состава, а также от содержания растворенных газов, условий образования и др.
В частности, чем глубже находятся залежи нефти, тем она легче. Дело в том, что чем глубже залегает нефть, тем она старше, и тем больше в ней накапливаются углеводороды, обладающие минимальной свободной энергией, такие как алканы.
Иногда из этого правила бывают исключения, которые, однако, объясняются вторичными явлениями, например миграцией нефти в верхние пласты.
ГОСТ 8.610-2004. ПЛОТНОСТЬ НЕФТИ (Таблицы перерасчета) Государственные стандарты, стандарты отраслей не являются объектом авторского права (р.1,ст.6,п.4 «Закона о стандартизации N 5154-1»).
Задачи, основные принципы и правила проведения работ по государственной стандартизации в Российской Федерации установлены ГОСТ Р 1.0-92 «Государственная система стандартизации Российской Федерации. Основные положения» и ГОСТ Р 1.2-92 «Государственная система стандартизации Российской Федерации. Порядок разработки государственных стандартов»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Государственным научным метрологическим центром Федеральным государственным унитарным предприятием Всероссийским научно-исследовательским институтом метрологии им.Д.И.Менделеева (ГНМЦ ФГУП ВНИИМ им.Д.И.Менделеева), Закрытым акционерным обществом «Каспийский трубопроводный консорциум-Р», Открытым акционерным обществом «Инфракрасные микроволновые системы», Обществом с ограниченной ответственностью «Технологические системы»
2 ВНЕСЕН Управлением метрологии и надзора Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 декабря 2004 г. N 130-ст
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Январь 2006 г.
1 Область применения
Таблицы предназначены для приведения плотности нефти к задаваемым температуре, в частности к температуре 15° и 20°С, и давлению.
Таблицы следует использовать при учетно-расчетных товарно-коммерческих операциях с нефтью, подготовленной к транспортированию по магистральным нефтепроводам, наливным транспортом для переработки и (или) поставки на экспорт.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 28947-91 (ИСО 1768-75) Ареометры стеклянные. Стандартное значение коэффициента объемного термического расширения (для использования при подготовке поправочных таблиц для жидкостей)
ГОСТ Р 8.599-2003 Государственная система обеспечения единства измерений. Плотность и объем нефти. Таблицы коэффициентов пересчета плотности и массы
3 Обозначения
В настоящем стандарте использованы следующие обозначения:
— показание ареометра при температуре , кг/м ;
— коэффициент объемного расширения нефти при температуре 15°С, °С ;
— коэффициент объемного расширения нефти при температуре , °С ;
— коэффициент сжимаемости нефти при температуре , МПа ;
4 Методы расчета значений плотности нефти
4.1 Значение плотности нефти выражают через значение плотности при температуре 15°С при избыточном давлении, равном нулю, формулой
— поправочный коэффициент, рассчитываемый по формуле
4.2 Значение плотности нефти, приведенное к температуре 20°С, вычисляют по формуле
4.6 При измерениях плотности ареометром показания ареометра корректируют путем введения коэффициента температурного расширения стекла, из которого изготовлен ареометр:
где по ГОСТ 28947 1)
(если ареометр градуирован при температуре 20°С); (10)
(если ареометр градуирован при температуре 20°С). (11)
________________ В таблицах Американского нефтяного института API [2] зависимость расширения стекла ареометра от температуры представлена в виде
При введении в формулу (1) подставляют значение плотности, пересчитанное из показаний ареометра с учетом формулы (10) или (11):
5.2 Таблицы предназначены для обработки данных при измерениях плотности нефти ареометром или плотномером, приведении плотности к стандартным условиям по ГОСТ Р 8.599, а также к условиям (температура, давление), задаваемым пользователем.
5.3 Диапазоны значений величин в таблицах В.1-В.10 [1]:
Дискретность значений величин в таблицах:
5.4 Программа, по которой проведен расчет таблиц, аттестована ГНМЦ ФГУП ВНИИМ им.Д.И.Менделеева в соответствии с [3].
5.6 Таблицы пересчета значений плотности нефти от температуры 20°С к температуре 15°С приведены в ГОСТ Р 8.599.
5.7 Примеры применения таблиц приведены в приложении А.
Приложение А (справочное). Примеры применения таблиц пересчета значений плотности нефти
А.1 Значения коэффициентов объемного расширения и коэффициентов сжимаемости нефти определяют из таблиц В.1 и В.2 [1]. По значениям плотности и температуры, которые попадают в соответствующие диапазоны (в настоящем стандарте выделены полужирными линиями), определяют значения коэффициентов объемного расширения и сжимаемости.
А.2 Пересчет плотности нефти в зависимости от температуры при различных методах испытаний осуществляют с помощью таблиц В.3-В.10 [1].
Для пересчета плотности нефти выполняют следующие общие процедуры:
Шаг 1. Округляют значение температуры до большего значения, кратного 0,2°С, указанного в графе «, °C».
Шаг 3. Рассчитывают разность между округленным и измеренным (известным) значениями плотности.
Шаг 4. По таблицам В.3-В.10 [1] находят искомое значение плотности нефти при температуре 20°С, соответствующее округленным значениям температуры и плотности.
Шаг 5. В случае, если значение температуры округлено до большего значения, из значения плотности, полученного из таблицы, вычитают 0,1 кг/м (для таблиц В.3-В.6 и В.9-В.10 [1]) или к нему прибавляют 0,1 кг/м (для таблиц В.7-В.8 [1]).
Шаг 6. В зависимости от того, насколько округлено значение плотности в большую или меньшую сторону, настолько соответственно уменьшают или увеличивают значение плотности.
Если исходное округление значения плотности до ближайшего целого значения (по шагу 2) проведено в большую сторону, то на это же значение уменьшают значение расчетной плотности.
Если исходное округление значения плотности до ближайшего целого значения (по шагу 2) проведено в меньшую сторону, то на это же значение увеличивают значение расчетной плотности.
Процедура получения значения плотности при температуре 20°С следующая:
Шаг 1. Округляют значение температуры до значения, кратного 0,2, в большую сторону: 27,6°С.
Шаг 3. Рассчитывают разность между округленным и измеренным значениями показаний ареометра:
Процедура получения значения плотности при температуре 15°С следующая:
Шаг 2. Рассчитывают разность между округленным и измеренным значениями показаний ареометра:
Процедура получения значения плотности при температуре 20°С следующая:
Шаг 1. Округляют значение температуры до значения, кратного 0,2, в большую сторону: 38,0°С.
Шаг 3. Рассчитывают разность между округленным и измеренным значениями показаний ареометра:
Процедура получения значения плотности при температуре 15°C следующая:
Шаг 2. Рассчитывают разность между округленным и измеренным значениями показаний ареометра:
Процедура получения значения плотности следующая:
Шаг 2. Рассчитывают разность между округленным и известным значениями плотности:
Процедура получения значения плотности следующая:
Шаг 1. Округляют значение температуры до значения, кратного 0,2°С: 22,8°С.
Шаг 3. Рассчитывают разность между округленным и известным значениями плотности:
Процедура получения значения плотности следующая:
Шаг 2. Рассчитывают разность между округленным и измеренным значениями плотности:
Определяют значение плотности при стандартных условиях (температура 15°С, избыточное давление равно нулю).
Процедура получения значения плотности следующая:
Шаг 1. Округляют значение температуры нефти до значения, кратного 0,2°С: 37,4°С.
Шаг 3. Рассчитывают разность между округленным и измеренным значениями плотности:
Шаг 1. Определяют для нефти, имеющей плотность 818,9 кг/м при температуре 18,4°С, значения коэффициентов объемного расширения и сжимаемости.
Шаг 2. Подставляют в формулу (12) исходные значения температуры и избыточного давления, а также найденные по таблицам значения коэффициентов объемного расширения и сжимаемости и находят
Шаг 1. Определяют для нефти, имеющей плотность 832,7 кг/м при температуре 21,1°С, значения коэффициентов объемного расширения и сжимаемости.
Шаг 2. Подставляют в формулу (12) исходные значения температуры и избыточного давления, а также найденные по таблицам значения коэффициентов объемного расширения и сжимаемости и находят
Библиография
[1] МИ 2880-2004 Государственная система обеспечения единства измерений. Плотность нефти при учетно-расчетных операциях. Программа и таблицы приведения плотности нефти к заданной температуре и давлению
[2] ASTM D 1250-2004 Стандартное руководство по расчетным таблицам нефти и нефтепродуктов
[3] МИ 2174-91 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация алгоритмов и программ обработки данных при измерениях. Основные положения
, кг/м ;