海洋石油工艺设计手册2-原油和天然气的基本性质

海洋石油工艺设计手册2-原油和天然气的基本性质内容摘要：

 E ＞ EFcSt  表中 : SUS、 S 赛氏通用粘度，秒； SFS、 F 赛氏重油粘度，秒； 1R 、 2R 分别为雷氏 I 型和 II 型粘度，秒； E 、 E 恩氏粘度，恩氏度， E。 表 2213 运动粘度、恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度对照表 运动粘度mm2/s 恩氏粘度 E 赛氏粘度S,(通用 )SUS 雷氏粘度S,(I号 )RIS 运动粘度mm2/s 恩氏粘度E 赛氏粘度S,(通用 )SUS 雷氏粘度S,(I号 )RIS 36 续表 2213 运动粘度、恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度对照表 运动粘度mm2/s 恩氏粘度 E 赛氏粘度S,(通用 )SUS 雷氏粘度S,(I号 )RIS 运动粘度mm2/s 恩氏粘度E 赛氏粘度S,(通用 )SUS 雷氏粘度S,(I号 )RIS 442 58 2048 1800 491 65 2275 2020 540 71 2503 2200 590 78 2730 2400 363 320 639 84 2958 2600 386 340 688 91 3185 2800 409 360 737 97 3413 3000 432 380 786 103 3641 3200 455 400 835 110 3868 3400 512 450 860 113 3982 3500 569 500 909 120 4210 3700 135 626 550 983 130 4551 4000 147 683 600 1106 146 5119 4500 160 739 650 1229 162 5688 5000 172 796 700 1351 178 6257 5500 209 967 850 1474 194 6826 6000 221 1024 900 1597 211 7395 6500 246 1138 1000 1720 227 7964 7000 270 1251 1100 1843 243 8532 7500 295 1365 1200 1966 259 9101 8000 320 1479 1300 2200 293 10000 8460 369 1706 1500 5500 734 25000 21154 393 52 1820 1600 11000 1467 50000 42308 原油的粘度是没有可加性的，混合原油粘度的近似计算可以采取以下这三种方法： 1）体积法 ngVngVgN   （ 2211） 式中： V 、 V 两种原油的体积分率（ V +V =1）； n 、 n 两种原油相同温度下的运动粘度， mm2/s； N 混合原油同温下的粘度， mm2/s。 2）重量法 )( 212211   KWW （ 2212） 式中：  混合原油恩氏粘度， oE； 1 、 2 两种原油相同温度下的恩氏粘度， oE（ 1 ＞ 2 ）； 1W 、 2W 两种原油的重量分率（ 1W + 2W =1）； K 常数，由表 2214 查得。 表 2214 式（ 2212）中的 K 值 重量分率 1W 重量分率 2W K 3）查图法 在实际工作中，运用最多的还是查图法。 图 221 是混合原油粘度 温度换算图，纵坐标为运动粘度，上方横坐标刻有上、下两个标值，分 别表示高粘度和低粘度组分油的体积分率，下方横坐标为温度，分别标出摄氏和华氏温度。 利用图中的横、纵坐标，在已知某原油两个温度下的粘度时，可查得其它温度下的粘度；或查得相同温度下粘度不同的两种原油按一定比率混合后的粘度。 查图时值得注意的是：粘温曲线不能作过多的外延，否则将引起很大误差。 [例 221] 有甲、乙两种原油混合，已知甲油的运动粘度为 182cst（ 50℃），乙油的运动粘度为 48cst（ 50℃），要得到在 50℃时粘度值为 75cst 的混合油，试求甲乙两种油的调和比。 从图 221 中运动粘度纵坐标上的 182 点向右引一横线平行于横坐标，与由图上端掺合率横线上的高粘度油 100 处引下的一纵坐标平行线相交于一点 A，同样在运动粘度纵坐标上的48 点向右引一平行于横坐标的横线，与由图上端掺合率的横线上的低粘度油 100 处引下的一纵坐标平行线相交于一点 B。 通过 A、 B 两点作一直线，再由运动粘度纵坐标上的 75 点处向右引一平行于横坐标的线与直线 AB 相交于点 C，由点 C 向上引一纵坐标平行线与掺合率横线相交之点，即为所求调和率：甲油为 38%，乙油为 62%。 原油粘度反映了原油内部分子之间的摩擦，因而与分子的 大小与结构有密切关系。 原油的密度越高其粘度就越大；对于馏程相同的原油，由于特性因数有差别，因而其粘度值也各不相同，特性因数越大，原油的粘度值就越小。 原油的粘温性能对原油的输送有着重要的意义。 温度对原油粘度的影响是很大的，随着原油温度的升高，其粘度值迅速减小。 表示原油粘温关系的图表和经验公式有很多，最常用的是 Watther 经验公式： gTBAagg T   )( （ 2213） 式中： T 温度为 T 时的运动粘度， mm2/s； T 温度， K； a 常数，当 T ＝ ～ mm2/s 时， a ＝ ，当 T ＝ ～ 1x106mm2/s 时， a＝ ； A 、 B 常数，由已知的两组 T 、 T 算出。 图 221 混合原油粘度 温度换算图 通常根据式（ 2213）制成以 )( agg T  为纵坐标， gT 为横坐标的原油粘温关系图，从而可求出任一温度下的原油近似粘度值。 但要注意： 粘温曲线不能外延过多，以免引起较大误差。 表示原油粘温性能的方法有很多，常用的是粘度比。 粘度比是原油 某低温粘度与高温粘度的比值，最常见的是 50℃运动粘度与 100℃运动粘度之比、 20℃运动粘度与 50℃运动粘度之比，分别表示为 CC  10050 / 、 CC  5020 / ，粘度比越小，原油的粘温性能越好。 总的说来，原油的粘度会随压力的升高而逐渐增大，这种情况在高压时表现得更为显著，当压力小于 4000kPa 时，因为影响较小，可以不考虑其对原油粘度的影响。 的测定方法 测定原油粘度的方法有细管法、旋转法和落球法三种，各种方法 所属粘度计的优缺点比较见表 2215。 具体测定方法见 GB/T 26588。 表 2215 各种型式粘度计主要优缺点比较和相应的流动响应特性计算公式 方法 型式 优点 缺点 流动响应特性计算式 测取参数 注 细管法 细管 (管路模型 )式 可测牛顿或非牛顿流体；与管输的流动方式相同，便于同管路比较 测量精度受一次仪表测量精度影响；试样多、难清洗、难恒温 lpdb 4   nndvb 4 138 QP, dvddn b8lnln 玻璃毛细管 测量牛顿流体时精度高；试样少，恒温、操作方便 只能测牛顿流体粘度；清洗困难  vctv , t c － 仪器常数 旋转法 同轴圆筒式旋转粘度计 可测牛顿或非牛顿流体；恒温、操作方便；测悬浮体时不易沉降 剪切率不是常数；测高粘度时不易测准；测牛顿流体时精度不如玻璃毛细管 hrMr 22   nn /21 /2    ,M 外内rr lglgd Md 旋转圆盘粘度计 便于携带，使用方便；适用于现场测量 精度差；恒温难 343RMa    )(nga ,M nnfng /1)(4)(   锥 板式旋转粘度计 样品 少，操作清洗方便；便于测定法向应力 边缘效应大；高速下试样甩出不易测定；仪器精度要求高 323RM   ,M 落球式 落球粘度计 适用于测高粘透明牛顿流体；恒温、操作方便 用量比毛细管多；不能测非牛顿流体  tK   0 t K － 仪器常数 注： M转矩；Ω 转速； Δ P压降； Q流量； t时间。 1）含水原油的类型 含水原油中油水两相的存在方式可分以下三种：水包油乳状液（即连续相为水，分散相为油，用符号 O/W 表示）、油包水乳状液（即连续相为油，分散相为水，用符号 W/O 表示）和油水分层的体系。 2）含水原油转相点的确定 目前，还没有成熟的理论公式来预测上述三种含水原油在不同温度下的粘度值，只能通过实验来确定。 在测定不同类型含水原油在不同条件下粘度值的实验过程中，如何确定含水原油的转相点（变型点）是问题的关键。 通常来说，确定原油的转相点（变型 点）主要采取两种方法：数据分析法和玻璃法。 数据分析法：是指测定不同条件下乳状液的粘度值，根据其粘度的变化规律，确定其转相点。 例如，首先测定不同含水率时乳状液的粘度，得到粘度和含水率的关系曲线，从曲线可知，随着乳状液含水率的增加，粘度不断增加，当含水率增加到某一数值时，含水率再增加，粘度则大幅度下降，此含水率即为乳状液或悬浮液的转相点。 一般小于此含水率（即转相点）时，乳状液为油包水型；大于此含水率时，乳状液为水包油型。 应该指出，乳状液的转相是一个变化过程，在转相点附近的一定含水范围内，乳状 液处于混合类型区域， 即有油包水型，又有水包油型，或称为双重乳状液。 玻璃法：将一滴原油乳状液放在玻璃或滤纸上，浸润者为水包油型乳状液，反之，为油包水型乳状液。 3）影响含水原油转相点的因素 （ 1）含水率 含水原油乳状液一般在含水率较低时形成油包水型乳状液，在含水率较高时形成水包油乳状液。 （ 2）温度 温度较高有利于油包水型乳状液的形成，温度较低有利于水包油型乳状液的形成，但对于不同性质的原油其影响大小不同。 （ 3）剪切速率 提高剪切速率有利于水包油型乳状液的形成。 含水率、温度和剪切速率对原油乳状液的影响和转相关系见图 222，由图中可清楚地看出提高剪切速率和乳状液的含水率、降低乳状液的温度有利于水包油型乳状液的形成。 剪切速率含水率（%）W/O30176。 （1 /s）C 35176。 C 40176。 C 50176。 CO/W50100150 图 222 不同温度下含水原油含水率 剪切速率图 （ 4）原油性质 不同性质的原油乳状液的转相点各不相同。 一般来说，密度、粘度值较高的原油含胶质和沥青质等天然的油包水型乳化剂较多，因此其乳状液的转相点较高，表 2216 为研究人员对 5 种不同类型含水原油测得的转相含水率。 表 2216 不同性质含水原油乳状液的转相点 相对密度(d420) 50℃粘度(mPa． S) 含蜡量 (%) 含胶质 +沥青质 (%) 转相点含水率 (%) 65～ 75 55～ 70 50～ 60 35～ 50 25～ 40 （ 5）表面活性剂 在含水原油乳状液中加入一定量合适的表面活性剂，可使其转相点大幅度降低，这是实现含水原油乳状液不加热输送 的重要途径。 乳状液转相点降低的幅度与原油性质、降粘剂的种类和药量有关。 4）影响含水原油粘度的因素 影响含水原油粘度的因素很多，国内外学者进行了长期的一系列的研究，总结了一些含水原油粘度的规律和公式。 这些公式和规律各有一定的适用范围，将其应用于计算不同类型的含水原油时。