СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ЗАСТЫВАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к технике измерений характеристик жидкости, преимущественно к способам определения вязкости нефти, битумов и других темных нефтепродуктов. Оно может быть использовано при решении технологических вопросов добычи и транспорта нефти, при контроле вязкости нефтепродуктов на технологических установках в заводских условиях и при проведении научно-исследовательских работ.

Известен способ определения вязкости, основанный на измерении средних скоростей установившегося течения жидкости в потоке заданной формы, например, в капилляре, или скорости установившегося движения (падения) твердого тела определенной формы в однородной вязкой среде (Маляров Г.А. Труды Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии, 1959, вып. 37(97), с. 125).

Недостатком капиллярного способа измерения вязкости является невозможность его применения для жидкостей, имеющих высокую вязкость.

Наиболее близким техническим решением является способ определения вязкости, основанный на скорости затухания ультразвуковых колебаний пластинки из магнитофрикционного материала, погруженной в измеряемую вязкую среду (Совещание по вязкости жидкостей и коллоидных растворов. Труды. /Под ред. Е. А. Чудакова и М.П. Воларовича, т. 1-3, М-Л. 1941-1945, с 138).

Ультразвуковые колебания, создаваемые пластинкой в жидкости, затухают в зависимости от ее физических свойств (плотности, диэлектрических потерь, вязкости), которыми обуславливается степень поглощения энергии. Колебания создают короткими импульсами тока к катушке, намотанной на пластину. При колебаниях пластинки в этой же катушке наводится э.д.с. которая убывает со скоростью, зависящей от вязкости среды. При уменьшении э.д.с. до заданного минимального значения подают новый возбуждающий импульс. Вязкость среды определяют по частоте следования импульсов.

Однако, при температуре застывания ультразвуковые колебания, создаваемые пластинкой, оказывают влияние на исследуемую среду, нарушая процесс кристаллизации при ее застывании, что снижает надежность и точность измерения. Кроме того, этот способ не может быть применен для измерения вязкости застывающего продукта.

Цель изобретения повышение надежности и точности определения вязкости нефти и нефтепродуктов при температуре застывания.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют на фиксированной частоте текущие значения диэлектрических потерь и соответствующие значения вязкости при охлаждении жидкой фазы продукта, а также диэлектрические потери при температуре застывания продукта при частотах в пределах 500-5000 Гц и значении вязкости определяют по соотношению, полученным экспериментальным путем.

lgη₃ = K•(lgδ₃- lgδ₁) + lgη₁,
где η₃ значение вязкости нефти и нефтепродуктов при температуре застывания;
коэффициент, определяемый текущими значениями вязкости и диэлектрических потерь жидкой фазы продукта;
δ₁ и δ₂ текущие значения диэлектрических потерь жидкой фазы продуктов;
η₁ и η₂ соответствующие значения вязкости продукта;
η₃ диэлектрические потери при температуре застывания продукта.

Измерение значений диэлектрических потерь продукта осуществляется на частоте 500-5000 Гц, поскольку при частотах ниже 500 Гц сильно сказывается влияние приэлектродного эффекта, а при частотах выше 5000 Гц слабее проявляется зависимость диэлектрических потерь от температуры.

Диэлектрические потери это часть энергии переменного электрического поля в диэлектрической среде, которая переходит в тепло и представляет из себя активные потери энергии (Сканави Г.И. Физика диэлектриков, М-Л. 1949).

Диэлектрические потери в диэлектрической среде зависят от ее физических свойств и вязкости, температуры и частоты приложенного поля.

Пример. Для испытания способа были взяты пробы мангышлакской нефти вязкостью 11 стокс при температуре застывания +25^oC.

Анализируемую нефть поместили в емкостной цилиндрический датчик, выполненный согласно ГОСТ 6581-75 и нагревали до температуры +35^oC. Датчик, имеющий, рабочую емкость 42 пф, присоединили к автоматическому высокочувствительному измерителю типа У-592, в процессе охлаждения пробы нефти измеряли текущие значения диэлектрических потерь жидкой и застывшей фазы нефти при частотах 500, 1000 и 5000 Гц. Соответствующие значения вязкости жидкой фазы нефти измеряли вискозиметром типа ВНГ фирмы Хоепплир.

Вязкость застывшей нефти при температуре +25^oC определялась согласно зависимости, полученной экспериментальным путем:
lgη₃ = K•(lgδ₃- lgδ₁) + lgη₁,
где .

Результаты определения вязкости застывшей нефти сравнивали с показаниями известного вискозиметра типа Игла 72.

Данные испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, относительная погрешность измерений предлагаемым способом меньше, чем погрешность измерения известным способом.

Использование предлагаемого способа определения вязкости нефти и нефтепродуктов при температуре застывания обеспечивает по сравнению с существенными способами следующие преимущества:
а) возможность определения вязкости застывшего нефтепродукта по данным его вязкости и диэлектрических потерь в жидком состоянии;
б) возможность определения вязкости как жидкости, так и твердой фазы продукта;
в) повышение надежности и точности измерения.

Использование: способ предназначен для измерения вязкости нефти, битумов и других темных нефтепродуктов. Сущность изобретения: измеряют при фиксированной частоте наложенных колебаний в диапазоне 500-5000 Гц не менее двух значений вязкости диэлектрических потерь при различных температурах жидкого продукта, а также величину диэлектрических потерь при температуре застывания продукта. Искомое значение вязкости определяют по соотношению, полученному экспериментальным путем с учетом измеренных величин. 1 табл.

Способ определения вязкости нефти и нефтепродуктов при температуре застывания, включающий измерения их физических параметров при наложении ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что измеряют при фиксированной частоте наложенных колебаний в диапазоне 500 5000 Гц не менее двух значений вязкости и диэлектрических потерь при различных температурах жидкого продукта, а также величину диэлектрических потерь при температуре застывания продукта, а искомое значение вязкости определяют по соотношению, полученному экспериментальным путем
lgη₃ = K•(lgδ₃- lgδ₁) + lgη₁,
где η₃ - значение вязкости нефти и нефтепродуктов при температуре застывания;
коэффициент, определяемый текущими значениями вязкости и диэлектрических потерь жидкой фазы продукта;
δ₁ и δ₂ - текущие значения диэлектрических потерь продукта;
η₁ и η₂ - соответствующие значения вязкости продукта;
δ₃ - диэлектрические потери при температуре застывания продукта.