4.1. Плотность нефти



Предыдущая | Следующая

Содержание

4.1. Плотность нефти

 

         Плотность характеризует 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 весом понимается 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.

Содержание