Know-how, előadás, környezet
A kőolaj fizikai-kémiai tulajdonságai
Az olajnak összetett kémiai összetétele van, és szénhidrogén és más vegyületek keveréke. Az olaj fő összetevői metán, naftén és aromás szénhidrogének, amelyek 5-17 szénatomot tartalmaznak. Az olaj összetételének fő elemei a szén (akár 87%) és hidrogén (akár 14%). Egyéb összetevők közül a kén az olaj összetételében (legfeljebb 6%), nitrogénben (legfeljebb 0,3%), oxigénben (legfeljebb 3%) van jelen. Kis mennyiségben a nehézfémeket és egyéb elemeket tartalmazzák az olajban. Különféle szerves és szervetlen eredetű gázok oldhatók az olajban.
Maguk a szénhidrogének színtelenek, és az olaj színét a benne lévő gyantákhoz és aszfalténekhez kapcsolják. A gyanták intenzív színűek és erős színezőképességűek. Az aszfaltének 1600-6000 molekulatömegű anyagok, amelyek nem olvadnak magas hőmérsékleten.
Az olaj fizikai tulajdonságai függenek bizonyos szénhidrogén-osztályok prevalenciájától. A túlnyomórészt szénhidrogén tartalmától függően az olaj paraffinos, nafténes vagy aromás lehet. Van egy függőség - minél nagyobb az olaj földtani kora, annál inkább paraffin összetétele, és annál inkább paraffin az olajban, annál kevésbé gyanta és aszfaltén összetétele.
A magas nyomások, a hőmérséklet és az oldott gáztartalom miatt az olaj tulajdonságai jelentősen eltérnek a gáztalanított olajoktól. A tározó körülmények között az olaj fizikai tulajdonságait ismerni kell a terület fejlesztésére szolgáló rendszerek kidolgozásakor, az olajkivonás technikájának megválasztásáért a tározóból, és a mezők olajgyűjtésére szolgáló berendezéseknek.
A sűrűségtől függően megkülönböztethető az olajfény (kevésbé), a közepes () és a nehéz. A legértékesebbek a könnyű olaj. ahol a benzin és az olajfrakciók dominálnak.
Az olaj frakcionált összetételét laboratóriumi körülmények között, desztillációval határozzuk meg. A lepárlás a térfogat alapján történik. hogy minden egyes szénhidrogénnek saját forráspontja van. A könnyű szénhidrogének viszonylag alacsony hőmérsékleten forrnak, és a nehéz szénhidrogének magasabb hőmérsékleten forrnak.
Az egyenlő forráspontú könnyű frakcióknak körülbelül azonos molekulatömege van. A forráspont növekedésével nő az olajfrakciók molekulatömege (1.2. Táblázat).
1.2. Táblázat. A kőolaj frakciók molekulatömege különböző forráspontokon
Az exportra szánt olaj szállítása során az ára attól függ, hogy milyen tulajdonságokkal rendelkeznek a termékek széles választékának, valamint a kén és a paraffin tartalmának meghatározására. Fizikai és mechanikai tulajdonságai szerint az exportra szállított olaj négy típusra oszlik. Az 1. és 2. olajtípusokat legfeljebb 1,0% vízmennyiséggel és legfeljebb 100 mg / l koncentrációjú klorid-sókkal kell megadni. A paraffin tömegfrakciója nem haladhatja meg a 6% -ot, a frakciók térfogati kitermelése legalább 43% -os hőmérsékleten. Az olaj lehet nyersanyag nehézfémek előállításához, például vanádium. Ha számos indikátor olaj magasabb típusnak felel meg, és legalább egy alacsonyabb, akkor az olajat alacsonyabb típusnak kell tulajdonítani.
Az olaj tulajdonságai meghatározzák a paraffinos, nafténes, aromás szénhidrogének és más komponensek mennyiségi arányát. Ezeket a tulajdonságokat figyelembe kell venni az olajkezelés minden fázisában: az árutermelési műveleteknél: pumpáláskor; amikor üzemanyagként dolgoznak fel és használják.
Az olaj csővezetékeken történő szállításának paramétereit elsősorban a sűrűség, a viszkozitás és a hőmérséklettől és a nyomástól való függés határozza meg. Az olaj sűrűségének függését a hőmérsékleten a következő kifejezés határozza meg:
ahol az olaj sűrűsége szabványos körülmények között: - az olaj összenyomhatósági együtthatója, amelynek átlagértéke. A tömörítési együttható inverzét a rugalmassági modulusnak nevezik. Az olaj rugalmassági modulusának átlagos értéke.
Az olaj viszkozitása függ a benne lévő aszfalt-gyantaanyagoktól, paraffinoktól, és több száz tényezővel meghaladhatja a víz viszkozitását. A viszkozitás nagysága határozza meg, hogyan vezetik az olajat a csöveken keresztül.
A hőteljesítmény tulajdonsága különösen fontos az olaj számára, amelyet előmelegítéssel ellátott csöveken keresztül szállítanak. A hőteljesítmény nő a hőmérséklet növekedésével és a sűrűség csökkenésével. Az olaj fűtése csökkenti a viszkozitását és alkalmas szivattyúzásra. A legtöbb olajtípushoz a hőteljesítmény korlátozott.
A hővezető képesség tulajdonsága határozza meg a hőenergia átadását a rögzített olaj térfogatában a Fourier hővezető képességének törvényével összhangban. A különböző típusú olajok hővezetési együtthatója az intervallumban van.
Az olaj szilárdulásának hőmérsékletét erősen befolyásolják paraffinok és aszfaltgyanta anyagok. Ez a hőmérséklet, amelynél a hűtött olaj nem változtatja meg a szintet, amikor a csövet 1 percig megdönti. Ezen a hőmérsékleten az olaj elveszíti mobilitását. Az olaj folyékony állapotból szilárd állapotba való átmenet fokozatosan történik bizonyos hőmérsékleti tartományban. A kőolaj diszperz rendszerek fizikai-kémiai mechanikájának szempontjából az olaj öntési pontját úgy határozzuk meg, mint egy szabadon diszpergált szol pedig egy kötött diszpergált állapotba (gél) való átmenet.
Minél közelebb van az olajhőmérséklet. annál több energiát kell szivattyúzni. Az öntési pont csökkentése érdekében depresszáns adalékokat használnak. Ha az MN-n keresztül történő szivattyúzás során az olajat hűtik, lehetséges egy térszerkezet kialakulása vagy paraffin kicsapódása. Ezek a jelenségek nehézségeket okoznak a berendezések üzemeltetésében. A paraffinok olvadási hője megközelítőleg egyenlő. A könnyű olajfajták öntési pontja körül van, a paraffinos Mangyshlak olaja összezsugorodik. Az ilyen olajat csak speciális eljárásokkal lehet szivattyúzni.
A telített gőznyomás (DNP) az olaj volatilitásának és a szállítás és tárolás biztonságának fontos mutatója. A DNP az olajgőz nyomása felülete felett, zárt térfogatban, termodinamikai egyensúlyi körülmények között. A szénhidrogén folyadékok párolgása minden olyan hőmérsékleten történik, amíg a dinamikai egyensúly meg nem kezdődik, amíg a gáztér teljesen el nem párolog. Ebben az állapotban az elpárologtató és kondenzáló molekulák száma egyenlő. A DNP érték az olajhőmérséklettől függ, és befolyásolja a csővezetékek gőzdugóinak kialakulását, a párolgás veszteségét a szivattyúzás és a nem olajos tartályok tárolása során.
A csővezeték vagy tartály gázüregében található abszolút gőznyomás az olajokat alkotó szénhidrogének részleges nyomásának összegéből áll. Az egyes szénhidrogének gőznyomása (1.3. Táblázat) és a kőolajfrakciók különböző táblázatokkal meghatározhatók.
1.3 táblázat. Az alkánok telített gőznyomása (MPa) különböző hőmérsékleteken
Mivel a komplex összetételű nyersolaj DNP kísérletileg meghatározott standard körülmények között: egy acél henger arányban folyadék és gőz fázis 1: 4 és szigorúan meghatározott hőmérséklet (), amely lehetővé teszi, hogy hasonlítsa össze a különböző olaj ez a mutató. Például, olajmező Romashkinskoye (Oroszország) rendelkezik DNP 436 kPa (egy paraffin-tartalma 5,1%) és DNP olaj Usinskoye területen - 362 kPa (egy paraffin-tartalma 10,8%).
A csővezeték szállításában az olaj stabilitását a szállítási feltételek korlátozzák, amely szerint a DNP nem haladhatja meg a 66 650 Pa értéket.
A különböző kőolajtermékek telített gőzének átlagos nyomása a következő értékek (Pa): benzin, kerozin, gázolaj.
Az olaj forrása az olaj térfogatának gőzbuborékok képződésének és növekedésének folyamata, amelynek következtében a szénhidrogének gázmentes frakcióinak áttörése szabad felületen a környezetbe kerül. Forrázáskor a párolgás nemcsak a szabad felületen történik, hanem az olajban lévő gázok buborékjaiban is.
A forrást nemcsak az olajhoz való hőellátás biztosítja, hanem a külső nyomást is csökkenti a DNP értékei alá. Ebben az esetben a buborékok növelik a térfogatot, lebegnek, és behatolnak a környezetbe.
A felmelegített hőmennyiséget, amely egy kilogramm folyadékot alakít át a forrásban, az elpárologtatás hője. A párolgási hő átlagos értéke (kJ / kg): benzin - 300; kerozin - 240; dízel üzemanyag - 210; olajok - 190.
Ha az olajat nyílt talajban tárolják, könnyű frakciói elpárolognak. Például az őrlőberendezésben tárolt mangyshlakolaj párolgásának dinamikája a következő (kg / tonna): az első hónapban - 95; a második hónapban - 15; a harmadik hónapban - 10 kg / tonna természetes veszteség.
A kőolaj és a kőolajtermékek csővezetéken történő szállítása különösen fontos a mozgó folyadék helyi nyomásesésből eredő forrása miatt. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik. A kavitáció az egyes buborékok megjelenésében nyilvánulhat meg, és folyékony testek (barlangok) által töltött üregek formájában, amelyek az áramvonalas testek felületéhez kapcsolódnak. Az ilyen barlangok instabilak. Az ilyen üreg belépése a nagynyomású térségbe összeomlik. hasonlóan a hidraulikus sokkhoz. Ezen a ponton, van egy pillanatnyi helyi nyomásnövekedést, miáltal a felület a szilárd anyagok vannak vetve az ismételt mikroudaram. Idővel a kavitáció megsemmisülése (erózió) történik. Ez a fajta pusztítás a szivattyúk, szerelvények, hajócsavarok lapátok felületén történik.