Физические свойства нефти

Плотность – это масса вещества в единице объема, измеряется в г/см3, либо в кг/м3.

На практике пользуются относительной плотностью, которая представляет собой отношение плотности нефти при 20°С к плотности дистиллированной воды того же объема при 4°С. Относительная плотность нефти может колебаться в интервале 0,76-1,0 г/ см3, но чаще в пределах 0,8-0,9 г/см3. Нефть по величине плотности подразделяется на группы: от очень легкой до очень тяжелой (см. классификацию нефти по физическим свойствам, стр.7).

Плотность нефти зависит от плотности соединений ее образующих и от величины их концентраций. Например:

– в легкой нефти преобладают легкокипящие фракции (бензин и керосин), а в тяжелых – мазут;

– нефть с преобладанием метановых УВ легче нефти, обогащенной ароматическими УВ;

– чем больше в нефти содержится смолисто-асфальтеновых веществ (САВ), тем она тяжелее;

– в пластовых условиях плотность нефти меньше, чем на земной поверхности, т.к. нефть в пластовых условиях содержит растворенные газы.

Вязкость нефти – способность оказывать сопротивление перемещению частиц под влиянием действующих на них сил. Единицей измерения динамической вязкости является пуаз (Па × сек) или сантипуаз (1сп = 0,001 Па × сек). За единицу кинематической вязкости принят 1 стокс (Ст) – это кинематическая вязкость жидкости с абсолютной вязкостью в 1 Па × сек и плотностью 1кг/м3.

Вязкость зависит от состава нефти и условий еѐ нахождения:

– чем больше ароматических и нафтеновых УВ, тем больше молекулярный вес и больше вязкость нефти;

– чем больше гетероэлементов (сера, азот, кислород) в нефти, тем она более густая и вязкая;

– легкие нефти с небольшим содержанием парафина, как правило, маловязкие, что облегчает их извлечение на поверхность;

– вязкость нефти в пластовых условиях меньше вязкости нефти в поверхностных условиях, что связано с присутствием растворенного газа;

– вязкость зависит от температуры – чем выше температура, тем меньше вязкость.

Величина, обратная вязкости, называется текучесть.

Температура застывания нефти (или потеря еѐ подвижности) – важная практическая характеристика нефти. Она зависит от содержания в нефти парафина и смолисто-асфальтовых веществ (САВ). Чем больше твердых парафинов содержится в нефти, тем выше температура еѐ застывания. САВ оказывают противоположные действия – чем их больше, тем ниже температура застывания. Значения температур застывания нефти в среднем колеблются от плюс 16°С до минус 20°С. Температура застывания (определяется в лабораторных условиях) – это температура, при которой охлаждаемая в пробирке нефть не изменяет своего уровня в течение одной минуты при наклоне пробирки на 45°.

Люминесценция нефти – способность светиться (холодным) свечением под действием разных причин, в том числе, под действием дневного света. При облучении ультрафиолетовыми лучами нефть люминесцируют по-разному в зависимости от еѐ состава: легкая нефть имеет голубой и синий цвета, а тяжелая – желтый и желто-бурый.

Оптическая активность нефти – способность вращать плоскость поляризации светового луча и почти всегда вправо. Угол вращения от 0,1° до нескольких градусов.

Электрические свойства нефти – нефть и нефтепродукты не проводят электрический ток, т.е. они являются диэлектриками, поэтому используются в промышленности для изготовления различных изоляторов.

Тепловое расширение нефти – способность увеличиваться в объеме при нагревании.

Теплота сгорания или теплотворная способность (ккал, кДж) для нефти – это количество теплоты, выделяемой 1кг при сгорании до конца (до СО₂+Н₂О), и составляет 10500-10900 ккал.

Растворимость. Нефть почти не растворяется в воде и хорошо растворяется в органических растворителях, в жирных попутных газах, в углекислом газе (СО₂).

Существуют различные классификации нефти, например:

– по физико-химическим свойствам;

– технологическая;

– химическая;

– геологическая.

Классификация нефти по физико-химическим свойствам включает в себя шесть параметров:

1) По плотности (г/см³):

менее 0,8 – очень легкая нефть

0,8 - 0,84 – легкая нефть

0,84 - 0,88 – средняя нефть

0,88 - 0,92 – тяжелая нефть

более 0,92 – очень тяжелая нефть

2) По вязкости (сСт; кин.):

<5 – маловязкая нефть

5-30 – средневязкая нефть

>30 – высоковязкая нефть

3) По содержанию смол (%):

<5 – малосмолистые

5-15 – среднесмолистые

>15 – высокосмолистые

4 ) По содержанию асфальтенов (%):

<1 – малоасфальтенистые

1-5 – среднеасфельтенистые

>5 – высокоасфальтенистые

5) По содержанию парафинов (%):

<1,5 – малопарафинистые

1,5 - 6 – среднепарафиновые

>6 – высокопарафиновые

6) По содержанию серы (%):

<0,5 – малосернистые

0,5-2 – сернистые

>2 – высокосернистые

Например, в соответствии с этой классификацией нефть с плотностью 0,83 г/см³, вязкостью 6 сСт, при содержании смол 2%, асфальтенов 2%, парафинов 1%, серы 1% имеет такую характеристику: нефть легкая, средневязкая, малосмолистая, среднеасфальтенистая, малопарафинистая, сернистая.

Технологичекская классификация основана на общих показателях состава нефти, которые определяют способы еѐ переработки. Согласно ГОСТу 912-66 нефти группируются по серности, парафинистости, вязкости, по выходу фракций и масел:

Классы по содержанию серы (в %):

I Малосернистые – менее 0,5

II Среднесернистые – 0,5-2,0

III Высокосернистые – более 2,0

Типы по выходу светлых фракций, перегоняющихся до 350°С(в %):

Т1 – более 45%

Т2 – 30 - 44,9%

Т3 – менее 30%

Группы по содержанию масел (в %):

М1 – более 25% в расчете на нефть;

М2 – 15-25% в расчете на нефть и не менее 45% в расчете на мазут;

М3 – 15-25% в расчете на нефть и 30-45% в расчете на мазут;

М4 – менее 15% в расчете на нефть.

Подгруппы по качеству масел, оцениваемому индексом вязкости (Иn – условный показатель, представляющий собой сравнительную характеристику испытуемого масла и эталонных масел):

И1 – индекс вязкости выше 85;

И2 – индекс вязкости 40-85.

Виды по содержанию парафина (в %):

П1 - малопарафиновые, менее 1,5;

П2 – парафиновые 1,5-6,0;

П3 – высокопарафиновые, более 6,0.

Таким образом, с помощью букв и цифр определяется индекс нефти – сочетание класса, типа, группы, подгруппы, вида:

Например, IT2M2И2П3 означает, что нефть малосернистая, содержит от 30 до 45% светлых фракций, от 15 до 25 % масел, индекс вязкости от 40-85 и более 6,0 % твердых парафинов.