Конспект лекцій № 1-19 з дисципліни “Основи нафтогазової справи” (Основні елементи сучасної системи нафтогазопостачання. Екологія нафтогазовидобування), страница 53

В’язкість – один з важливіших па параметрів нафти. Від неї залежить вибір технології перекачування нафти. Для рідини, яка заповнює трубопровід діаметром D і довжиною L, умова рівномірного руху під дією перепаду тиску ΔР має вигляд:

                                                                                                 (17.1)

τ – дотичні напруження на стінці трубопроводу.

Відсіля необхідний перепад тиску для здійснення перекачування дорівнює:

                                                              (17/2)

він прямо пропорційний величині дотичних напружень.

Характер зміни величини  τ в залежності від градієнту швидкості зрушення

                                                                                                                (17/3)

в трубопроводі показаний на рис.17.3.

Як видно з рисунку за характером залежності  τ від S (її називають кривою течії) усі типи рідин ( у тому числі і нафти) діляться на два класи: ньютонівські 1 і не ньютонівські (пластичні 2, псевдопластичні 3 і ділатантні 4). Ньютонівські рідина – вода, світлі нафтопродукти, малов’язкі нафти тощо, для яких  залежність τ від S має вигляд прямої, яка виходить з початку координат. Тангенс кута нахилу μ цієї прямої визначається як відношення:

             μ = τ/S                    (17.4)                   

є динамічна в’язкість рідини. Для ньютонівської рідина вона не залежить від градієнта швидкості зрушення.

Для неньютонівських рідин введено поняття ефективної динамічної в’язкості μ_е.

Діленням μ (чи μ_е) на щільність рідини ρ при певній температурі знаходять її кінематичну ν (чи ефективну кінематичну ν_е)  в’язкість. Усі гідравлічні розрахунки ведуть з використанням цієї величини.

Для ньютонівських рідин величина кінематичної в’язкості може бути визначена безпосередньо, наприклад, з використанням капілярного віскозиметру  Пінкевича (рис.17.4). Віскозиметр представляє собою U- подібну стекля ну конструкцію, в якій коліно А є вимірювальним, а коліно Б – допоміжним. Коліно А складається з з капіляру 1 і двох розширень 2, 3; а коліно Б – з трубки 4 з соском 5 і розширення 6. Віскозиметр заповнюється рідиною, яка досліджується, пі вакуумом, який створюється за допомогою гумової груші, яку приєднано до соску 5.

Потім, грушею створюється тиск на вільну поверхню рідини у розширенні 6, заповнюють розширення 2, 3. Після цих дій віскозиметр готовий до роботи. Для визначення кінематичної в’язкості за допомогою секундоміру визначають час t, на протязі якого рідина, яка тече вільно, опускається від перерізу М₁ до перерізу М₂, а потім цей час множать на постійну величину:

k = g/g_n                      (17.5)

g – прискорення сили тяжіння для місця проведення випробовувань;

g_n – нормальне прискорення сили тяжіння g_n =980,7 см/с².

На рис. 17.5 наведені віскограми нафт різної в’язкості. Як бачимо, залежність ν від Т має експоненційний характер.

В’язкість нафт в 1,3-300 разів перевищують в’язкість води. Тому малов’язкі нафти перекачують при температурі навколишнього середовища, високов’язкі нафти перекачують у суміші з малов’язкими розчинниками, або після механічної чи термічної обробки.

Температура застигання має суттєве значення для транспортування нафти, тому що нафту, яка застигла, важко чи не можливо перекачати. Температурою застигання прийнято вважати температуру, при якій нафта, яку налито у пробірку стандартного розміру, зостається нерухомою на протязі однієї хвилини, коли її нахилити під кутом 45⁰.

Температура малов’язких нафт складає 25⁰С, що дозволяє їх транспортувати при температурі навколишнього середовища. У високов’язких  нафт температура застигання доходить до +30⁰С. Їх можливо перекачувати лише спеціальними методами.

Випаровування – властивість нафт і нафтопродуктів переходити з рідкого стану в газоподібне при температурі менший ніж температура кипіння. Швидкість випаровування нафт від вмісту в них легких фракцій (пропан, бутану) і від температури.

Пожежна і вибухова небезпека – характеризується спроможністю пари у суміші з повітрям загоряться і вибухати.