Плотность - один из основных физических параметров и качественных характеристик сырой и товарной нефти. Относительная плотность нефти обычно варьируется в пределах 0,83 – 0,96.
Зная плотность нефти, можно сделать некоторые выводы о ее химическом и фракционном составе, то есть предположить какие компоненты преобладают в смеси, что в свою очередь влияет на стоимость сырья. Чем легче нефть, тем выше в ней содержание наиболее ценных легких фракций, тем меньше требуется усилий для ее переработки, и, соответственно, тем она ценнее. Ярким представителем легкой нефти является американский сорт WTI, который по-другому так и называется - Light Sweet, что в переводе с английского языка означает «легкая и сладкая» (сладкая в данном случае означает малосернистая). Некоторые виды легкой нефти, например, так называемые «белые нефти», имеют плотность всего 0,75 – 0,77.
В тяжелой нефти, наоборот, содержится большое количество высокомолекулярных примесей, таких как, смолисто-асфальтеновые вещества, что делает переработку довольно ресурсно-затратной. Поэтому и стоят тяжелые сорта нефти существенно дешевле легких сортов. Такие нефти имеют плотность, близкую к единице.
Таким образом, плотность – неотъемлемая характеристика каждого сорта нефти.
Кроме этого плотность нефти нужно знать при пересчете ее количества из объемных единиц в массовые, и наоборот, что необходимо при приемке, учете и отгрузке на нефтеперерабатывающих заводах и при транспортировке. При этом учитывается температура окружающей среды, а также климатический пояс, время года и пр. Следовательно, данные о плотности нефти необходимы не только для расчетов технологических процессов, но и для экономического планирования.
Плотность как физическая величина
| ρ = | M |
ρ - плотность вещества M - масса вещества V - занимаемый объем |
|
| V |
Вычисляемое по данной формуле значение называют также абсолютной плотностью. В системе СИ данная величина выражается в кг/м3.
На практике же чаще всего прибегают к определению так называемой относительной плотности – отношению абсолютной плотности исследуемого вещества к абсолютной плотности какого-либо эталона при определенной температуре.
| ρ = | M |
ρ - плотность вещества M - масса вещества M1 - масса эталона |
|
| M1 |
В большинстве случаев, в том числе в нефтяной индустрии, в качестве эталона используют дистиллированную воду. Измерения образцов нефти обычно проводят при 20 °С, и соответственно, относят полученные значения к плотности дистиллированной воды при 20 °С, либо при 4 °С (абсолютная плотность воды при данной температуре равна единице).
Установлено, что зависимость плотности большинства нефтей и нефтепродуктов от температуры имеет линейный характер (в интервале температур 0 – 50 °С) и выражается следующей формулой:
| γ = | ρ1 - ρ2 | |
| t1 -t2 |
Опираясь на данную зависимость можно вычислить плотность нефти при какой-либо температуре, зная ее плотность при другой температуре. В частности, довольно распространенной характеристикой нефти является ее относительная плотность при 20 °С относительно воды при 4 °С:
| ρ | 20 | = ρ | t | + γ (t - 20) |
| 4 | 4 |
Плотность в градусах API
В отличие от России и стран СНГ, за рубежом принято выражать плотность нефти по шкале API, которая была разработана в 1921 году Американским институтом нефти.
Плотность в градусах API рассчитывается из относительной плотности, определяемой при стандартной температуре 15,6 °С (60 °F), по формуле:
| API = | 141,5 | - 131,5 | |
| ρ | 15,6 | ||
| 4 | |||
Вычислить относительную плотность, зная значение плотности в градусах API можно по обратной формуле:
| ρ | 15,6 | = | 141,5 | |
| 4 | API + 131,5 |
Таблица соответствия градусов API и относительной плотности нефти (при температуре 15,6 °С):
| Градусы API | Относительная плотность | ©PetroDigest.ru |
|---|---|---|
| 8 | 1.014 | |
| 9 | 1.007 | |
| 10 | 1.000 | |
| 11 | 0.993 | |
| 12 | 0.986 | |
| 13 | 0.979 | |
| 14 | 0.973 | |
| 15 | 0.966 | |
| 16 | 0.959 | |
| 17 | 0.953 | |
| 18 | 0.946 | |
| 19 | 0.940 | |
| 20 | 0.934 | |
| 21 | 0.928 | |
| 22 | 0.922 | |
| 23 | 0.916 | |
| 24 | 0.910 | |
| 25 | 0.904 | |
| 26 | 0.898 | |
| 27 | 0.893 | |
| 28 | 0.887 | |
| 29 | 0.882 | |
| 30 | 0.876 | |
| 31 | 0.871 | |
| 32 | 0.865 | |
| 33 | 0.860 | |
| 34 | 0.855 | |
| 35 | 0.850 | |
| 36 | 0.845 | |
| 37 | 0.840 | |
| 38 | 0.835 | |
| 39 | 0.830 | |
| 40 | 0.825 | |
| 41 | 0.820 | |
| 42 | 0.816 | |
| 43 | 0.811 | |
| 44 | 0.806 | |
| 45 | 0.802 | |
| 46 | 0.797 | |
| 47 | 0.793 | |
| 48 | 0.788 | |
| 49 | 0.784 | |
| 50 | 0.779 | |
| 51 | 0.775 | |
| 52 | 0.771 | |
| 53 | 0.767 | |
| 54 | 0.763 | |
| 55 | 0.759 | |
| 56 | 0.755 | |
| 57 | 0.750 | |
| 58 | 0.747 | |
| 59 | 0.743 | |
| 60 | 0.739 | |
От чего зависит плотность нефти
Плотность нефтей зависит от множества факторов: в первую очередь от фракционного и химического состава, а также от содержания растворенных газов, условий образования и др.
В частности, чем глубже находятся залежи нефти, тем она легче. Дело в том, что чем глубже залегает нефть, тем она старше, и тем больше в ней накапливаются углеводороды, обладающие минимальной свободной энергией, такие как алканы.
Иногда из этого правила бывают исключения, которые, однако, объясняются вторичными явлениями, например миграцией нефти в верхние пласты.
