Вязкость нефти - Лекция, раздел Химия, Теоретические основы химии нефти и газа Вязкость– Свойство Жидкости Оказывать Сопротивление Перемеще...
Вязкость– свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению её частиц при движении, важнейшее технологическое свойство нефтяной системы. Величина вязкости учитывается при оценке скорости фильтрации в пласте, при выборе типа вытесняющего агента, при расчете мощности насоса добычи нефти и др.(вопрос студ.)
Нефть – неидеальная система.
С точки зрения химии углеводороды и гетероатомные соединения взаимодействуют друг с другом, за счет физического, Ван-дер-Ваальсов-ского взаимодействия – кулоновское, диполь-дипольное, ориентационное, индукционное, дисперсионное. Ван-дер-ваальсовое взаимодействие состоит из трех типов слабых взаимодействий:
· Ориентационные силы, диполь-дипольное притяжение. Осуществляется между молекулами, являющимися постоянными диполями. Примером может служить HCl в жидком и твердом состоянии. Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна кубу расстояния между диполями.
· Дисперсионное притяжение (лондоновские силы). Взаимодействием между мгновенным и наведенным диполем. Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна шестой степени расстояния между диполями.
· Индукционное притяжение. Взаимодействие между постоянным диполем и наведенным (индуцированным). Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна шестой степени расстояния между диполями.
С точки зрения математики все наблюдаемые макропараметры нефтяных систем нельзя рассчитывать по принципу аддитивности (свойство величин есть сумма величин его составляющих). Параметр вязкость наиболее тесно отражает эти взаимодействия и коррелирует со степенью их проявления.
Вязкость (абсолютная, динамическая)сила сопротивления перемещению слоя жидкости площадью в 1 см2 на 1 см со скоростью 1 см/с. Измеряется в Пуазах (П, или г/см*с; в системе СИ Паскаль на секунду (Па*с) – это сопротивление, оказываемое жидкостью при перемещении относительно друг друга двух слоёв, площадью 1 м2 каждый, находящийся на расстоянии 1 м со скоростью 1 м/с под действием приложенной силы 1 Н.
Динамическая вязкость воды 1 мПа.с.
По динамической вязкости расчетным путём определяют значения рациональных дебитов скважин. (рис. 4.2).
Динамическая вязкостьопределяется по уравнению Ньютона:
, (4.6)
где А – площадь перемещающихся слоёв жидкости или газа (рис. 4.2);
F – сила, требующаяся для поддержания разницы скоростей движения между слоями на величину dv;
dy – расстояние между движущимися слоями жидкости (газа);
dv – разность скоростей движущихся слоёв жидкости (газа).
С вязкостью связан параметр – текучесть (j) – величина обратная вязкости:
. (4.7)
Кроме динамической вязкости для расчётов используют также параметр кинематическую вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой с учётом силы тяжести.
Вязкость сепарированной нефти с возрастанием температуры уменьшается, а с возрастанием давления увеличивается.
С увеличением молекулярного веса фракции, температурного интервала выкипания фракции, плотности величина вязкости возрастает .
Вязкость нефти уменьшается с повышением количества углеводородного газа растворенного в ней, и тем больше, чем выше молекулярная масса газа (рис. 4.3).
При увеличением молекулярной массы углеводородного компонента от СН4 к С4Н10, растворенного в нефти вязкость нефтей будет уменьшаться, за счет увеличения доли неполярных соединений (газ идеальная система).
Однако не все компоненты газа подчиняются такой закономерности. С увеличением количества азота растворенного в нефти вязкость нефтей в пластовых условиях будет возрастать.
С увеличением молекулярной массы жидкого углеводородного компонента от С5Н12 и выше, растворенного в нефти вязкость нефтей будет возрастать, за счет увеличения доли полярных компонентов (нефть неидеальная система).
Рис. 4.3. Изменение вязкости нефти Балаханского месторождения при насыщении ее газом
Вязкость смесей аренов больше вязкости смесей алканов. Поэтому, нефти с высоким содержанием ароматических углеводородов более вязкие чем нефти парафинового основания.
Чем больше в нефти содержится смол и асфальтенов (больше полярных компонентов), тем выше вязкость.
Вязкость "сырых" нефтей больше вязкости сепарированных.
Как правила, величина вязкости нефти коррелирует с величиной плотностью или удельным весом нефти.
Вязкость пластовой нефтивсегда значительно отличается от вязкости сепарированной нефти, вследствие большого количества растворённого газа, содержащегося в ней, пластовых температур.
Повышение температуры вызывает уменьшение вязкости нефти (рис. 4.4. а). Повышение давления, ниже давления насыщения приводит к увеличению газового фактора и, как следствие, к уменьшению вязкости. Повышение давления выше давления насыщения для пластовой нефти приводит к увеличению величины вязкости (рис. 4.4. б).
Минимальная величина вязкости имеет место, когда давление в пласте становится равным пластовому давлению насыщения (рис. 4.4. б).
По данным Г.Ф. Требина вязкость нефти в пластовых условиях различных месторождений изменяется от сотен мПа×с до десятых долей мПа×с (около 25 % залежей), от 1 до 7 мПа×с (около 50 % залежей) и от 5 до 30 мПа×с (около 25 %).
Рис. 4.4. Изменение вязкости пластовой нефти от температуры (а) и давления (б)
Однако известны месторождения нефти, вязкость которых в пластовых условиях достигает значительной величины: Русское месторождение Тюменской области (μ ≈ 700-800 мПа×с), залежи Ухтинского месторождения Коми (μ ≈ 2300 мПа×с), пески оз. Атабаска в Канаде.
В пластовых условиях вязкость нефти может быть в десятки раз меньше вязкости сепарированной нефти.
Приборы для определения вязкости называются вискозиметрами.
Вязкость нефти меняется в широких пределах в зависимости от свойств: от 0,1 до 10 мПа.с.
Выводы:
1.Чем тяжелее нефть, тем она менее подвижная.
2. Вязкость нефти растет с увеличением в ней асфальто-смолистых веществ.
3. С повышение температуры вязкость уменьшается.
4. С повышением давления вязкость увеличивается.
5. Группа нафтеновых УВ характеризуется большей вязкостью, чем группы ароматических и метановых.
Рассмотренные свойства (плотность и вязкость) определяются лабораторным путём по поверхностным пробам.
Раздел Теоретические основы химии нефти и газа... Начать лекцию с вопроса а что же такое нефть и от какого слова произошло... Нефть и ее производные используются человечеством с доисторических времен Слово нефть naphta в русский язык пришло...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Вязкость нефти
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Предмет химии горючих ископаемых.
ОСНОВЫ ХИМИИ НЕФТИ И ГАЗА.doc
Одной из важнейших задач курса химии нефти и газа является изучение состава нефтей и природных газов с помощью физических и физико-химических методов исследов
ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО БИОСФЕРЫ
Химия нефти и газа включает, помимо собственно химизма нефти и газа, изучение вопросов геохимии биосферы, геохимии отдельных элементов (прежде всего углерода) и органических углеводородных соединен
И его круговорот в природе
Углерод (С) - элемент IV группы периодической системы элементов; его порядковый номер (заряд ядра) 6, атомная масса 12,011. Особенность электронной структуры атомов элементов этой группы - число ва
Круговорот (геохимический цикл) органического углерода.
Теоретический анализ круговорота Сорг был выполнен В. А. Успенским еще в 1956 г. Поведение органического углерода в геохимических процессах весьма своеобразно. Каждый атом органического
Органическая химия – химия соединений углерода.
Характеристика основных классов живого вещества(можно дать домой для конспекта)
Главный источник нефтяных углеводородов - это органические соединения, присутствующие в рас
Плотность нефти
Плотностьхарактеризует количества покоящейся массы, выраженной в единице объёма (по другому масса в единице объема) , [г/см3; кг/м3]: (задать
Давление насыщения нефти газом
Давление, при котором весь газ растворяется в жидкости (т.е. переходит в жидкое состояние), называется давлением насыщениянефти газом.
Если пластовое давление меньше давле
Сжимаемость нефти
Нефть, как и все жидкости, обладает упругостью, т.е. способностью изменять свой объём под действием внешнего давления. Уменьшение объёма характеризуется коэффициентом сжимаемости (b) или об
Объёмный коэффициент нефти
С количеством растворённого газа в нефти также связан объёмный коэффициент b, характеризующий соотношение объёмов нефти в пластовых условиях и после отделения газа на поверхности п
Тепловые свойства нефтей
Повышение температуры снижает вязкость нефти, увеличивает её текучесть. Количество энергии, которое необходимо затратить для нагревания аномольновязких или высокопарафинистых нефтей, зависит от их
Электрические свойства нефтей
Нефть – диэлектрик. Диэлектрическая проницаемость (ε) показывает, во сколько раз взаимодействие между электрическими зарядами в данном веществе меньше, чем в вакууме, при прочих равных условия
Молекулярная масса
Молеккулярная масса -важнейшая характеристика нефти. Этот показательдает среднее значение веществ, входящих в состав той или иной фракций нефти и позволяет сделать заключение о сос
Температура кристаллизации, помутнения, застывания
Образование пространственной структуры или просто выпадение в осадок отдельных компонентов при охлаждении нефтей и нефтепродуктов (например, кристаллизация парафинов в дизельных топливах и смазочны
Температура вспышки, воспламенения и самовоспламенения
Температурой вспышки называется минимальная температура, при которой пары нефтепродукта образуют с воздухом смесь, способную к кратковременному образованию пламени при внесении в н
Различие свойств нефти в пределах нефтеносной залежи
Физические свойства и состав нефти в пределах одного и того же пласта не всегда остаются постоянными. Изменение свойств нефти зависит, в основном, от глубины залегания пласта.
Элементный и изотопный состав нефтей и природных газов
Несмотря на то, что нефть залегает в различных геологических условиях, элементный состав её колеблется в узких пределах. Он характеризуется обязательным наличием пяти химических элементов - углерод
Групповой химический состав нефтей
Из элементного состава следует, что нефть в основном состоит из углеводородов. Наиболее широко в нефти представлены углеводороды трёх классов: алканы, циклоалканы и арены.
Присутствуют так
Фракционный состав нефти
Для оценки качества добываемой нефти и выбора методов её дальнейшей переработки большое значение имеет распределение содержащихся в ней углеводородов по температурам кипения. Лабораторные исследова
Углеводороды нефти и нефтепродуктов
Углеводороды – наиболее простые по составу органические соединения. Их молекулы построены из атомов только двух элементов – углерода и водорода. Общая формула CnHm
Строение, изомерия, структурные формулы
Строение, изомерия.Алканы – алифатические углеводороды, в молекуле которых атомы углерода связаны между собой и с атомами водорода одинарной связью (σ-связь).
Физические свойства
Четыре первых представителя ряда метана – газообразные вещества, начиная с пентана (С5) до гексадекана (С16) углеводороды нормального строения – жидкости, С
Алканы нефти
Алканы занимают исключительно важное место среди углеводородов нефти. Так, природные газы представлены почти исключительно алканами.
Общее содержание алканов в нефтях составляет 40-50% (об
Номенклатура и изомерия
Моноцикланы.
Название циклоалканов образуется путём добавления приставки цикло- к названию соответствующего линейного алкана с тем же числом атомов углерода:
Физические свойства
Циклоалканы имеют более высокие температуры кипения и плавления, чем соответствующие алканы. Наличие одного алкильного заместителя в структуре циклоалкана нарушает симметрию молекул
Арены и углеводороды смешанного строения
Непредельными или ненасыщенными углеводородами называются соединения, содержащие двойные или тройные связи. Непредельные углеводороды образуют несколько гомологических рядов, состав которых вы
Физические свойства аренов
Название
Формула
Температура плавления,
0С
Температура кипения при 0,098 Мпа, 0С
Плотность
&#
Применение
Общее содержание аренов в нефтях составляет 10-20 % масс., а в ароматических нефтях их содержание доходит до 35%. Наиболее богаты аренами молодые нефти.
Общим для всех нефт
Алкены и циклоалкены
Алкены - ненасыщенные соединения, содержащие двойную связь С=С. Раньше эти соединения называли олефинами. Общая формула алкенов CnH2n.
Физические свойства
Физические свойства алкенов представлены в табл.
Для алкенов характерно избирательное поглощение инфракрасных лучей, поэтому инфракрасные спектры используются при обнаружении и установлени
Физические свойства
Физические свойства некоторых алкинов приведены в табл.
Таблица
Физические свойства алкинов
Название
Температура ки
Химические свойства
Химические свойства алкинов обусловлены природой тройной связи, особенностями углеродных атомов, находящихся в состоянии sp-гибридизации. Типичными реакциями алкинов, так же как и для алкенов, явля
Влияние на качество топлив, применение
Ранее считалось, что алкены либо не содержатся в нефтях, либо содержатся в незначительных количествах. В конце 80-х годов было показано, что в ряде нефтей Восточной Сибири, Татарии
Компоненты нефти
Гетероатомными называют соединения, в которых кроме атомов углерода содержатся гетероатомы (O, S, N). Во всех нефтях присутствуют гетероатомные соединения: кислородные, сернистые, а
Кислоты
Органическими или карбоновыми кислотами называются производные углеводородов, которые содержат в молекуле одну или несколько карбоксильных групп:
Сернистые соединения
В нефтях содержатся как неорганические, так и органические соединения серы: элементарная сера, сероводород, тиолы, сульфидыи т.д. Из них основную долю составляют сульфиды и тиофены.
В наст
Дисульфиды
Дисульфиды - соединения общей формулы R-S-S-R1. Называют их аналогично сульфидам, но с тем исключением, что окончание -сульфид заменяется окончани
Сернистые соединения нефтей
В зависимости от природы нефти содержание серы в нефтях может изменяться от десятых долей до нескольких процентов.
Содержание различных классов сернистых соедин
Происхождение сернистых соединений нефти
Существуют различные предположения о происхождении сернистых соединений, содержащихся в нефтях.
Наиболее вероятно, что сернистые соединения образовались в природных нефтях в результате оки
Происхождение азотистых соединений нефтей.
Влияние на свойства нефтепродуктов и применение
Считается, что основные азотистые соединения унаследованы от животного и растительного вещества, составляющего исход
Смолисто-асфальтовые вещества
Смолы – вязкие полужидкие образования, содержащие кислород, азот, серу и растворимые в органических растворителях. Молекулярная масса варьирует от 600 до 2000.
Минеральные компоненты
К минеральным компонентам нефти относят содержащиеся в нефти соли и комплексные органические соединения металлов. Общее содержание их в нефти не превышает 0,03% масс. Часть металлов попадает в нефт
ГАЗОКОНДЕНСАТЫ
Газоконденсаты. Не только газ способен растворяться в нефти, но и нефть может растворяться в газе. Это происходит при определённых условиях, а именно:
, (4.6)
. (4.7)
. (4.8)
Новости и инфо для студентов