Плотность нефти
Плотностьхарактеризует количества покоящейся массы, выраженной в единице объёма, [г/см3; кг/м3]:
ρ = m / v. (4.1)
Для определения плотности используют специальные приборы плотномеры (нефтеденсиметр, ареометр), принцип действия которых основан на законе Архимеда.
Под относительной плотностью (ρо) понимают отношение величин абсолютной плотности нефти (ρн) к плотности воды (ρВ), определенной при 4оС:
ρо = ρн / ρВ. (4.2)
Величины плотность нефти (ρн) и удельный вес нефти (dн) не всегда совпадают. Под удельным весомпонимается отношение веса нефти к весу воды того же объёма.
Обычно плотность сепарированных нефтей колеблется в пределах 820-950 кг/м3. По величине плотности нефти условно разделяют на три группы:легкие (820-860), средние (860-900) и тяжелые с плотность 900-950 кг/м3. Цифры в скобках характеризуют интервалы распределения функции плотности для нефтей месторождений Западной Сибири.
Чем меньше плотность нефти, тем выше выход светлых фракций. С возрастанием температуры плотность нефтей дегазированных (сепарированных) уменьшается. Зависимость плотности нефти (ρ, кг/м3) от температуры (Т, оС) оценивается выражением:
ρ(Т) = ρ20 · [1 + ζ (20 – Т)], (4.3)
где ρ20 – плотность нефти при 20оС;
ζ – коэффициент объёмного расширения (табл. 4.1).
Таблица 4.1
Значения коэффициента объёмного расширения
ρ, кг/м3 | ζ, 1/оС | ρ, кг/м3 | ζ, 1/оС |
800-819 | 0,000937 | 900-919 | 0,000693 |
820-839 | 0,000882 | 920-939 | 0,000650 |
840-859 | 0,000831 | 940-959 | 0,000607 |
860-879 | 0,000782 | 960-979 | 0,000568 |
880-899 | 0,000738 | 980-999 | 0,000527 |
Рассмотрим пример. Плотность нефти при температуре 20оС (ρ20) равна 870 кг/м3. Какова плотность этой же нефти при температуре 10оС?
Решение. Воспользуемся выражением (4.3) получим:
Ρ10 = 870 · [1 + 0,000782 (20 – 10)] = 876,8 кг/м3.
Несмотря на то, что все нефти являются слабо сжимаемыми жидкостями, при увеличении давления плотности нефтей возрастают, а при уменьшении – уменьшаются, хотя эти изменения малы по сравнению с их номинальными значениями.
Изменение плотности нефти при изменении давления можно оценить, используя зависимости:
ρ (Р) = ρ20 · [1 + β · (Р – 1)] (4.4)
или ρ (Р) = ρ20 · [1 + (Р – 1) / К], (4.5)
где ρ20 – плотность нефти при стандартных условиях;
β – коэффициент сжимаемости нефти, 1/Па;
К – модуль упругости нефти, Па.
Среднее значение коэффициента сжимаемости нефти (β) составляет 0, 00078 МПа-1, среднее значение модуля упругости нефти (К =1/β) составляет ≈ 1,3 · 109 Па.
Рассмотрим пример. Плотность нефти при давлении 0,1 МПа равна 870 кг/м3. Какова будет плотность этой же нефти при давлении 6,0 МПа, если температура не изменяется?
Решение. Воспользуемся формулой (4.5) и получим:
Ρ6,0 = 870 · [1 + (6,0 – 0,1) · 106 / 1,3 · 109] ≈ 874 кг/м3.
Плотность пластовой нефти зависит от состава нефти, пластовых давлений (рис. 4.1) и температур, количества растворённого газа.
С увеличением пластового давления плотность нефтей уменьшается до давления равного давлению насыщения, за счет увеличения количества растворенного в ней газа. Эта закономерность значительна при насыщении нефти углеводородными газами.
С увеличением количества растворенного углеводородного газа величина плотности уменьшается. Однако, не все газы, растворяясь в нефти, одинаково влияют на величину её плотности. Плотность нефтей при насыщении азотом или углекислым газом несколько возрастает с увеличением давления.
Рис. 4.1. Изменение плотности пластовой нефти в зависимости от давления
С повышением температуры в области давлений меньше давления насыщения плотность пластовых нефтей будет возрастать.
В залежи величина плотности возрастает от купола к крыльям и к подошве, что объясняется функцией распределения растворенного газа.
Дата добавления: 2014-12-29; просмотров: 1868;