Реологические характеристики нефти и нефтепродуктов

Реферат

2. Современные методы исследования реологических характеристик нефти и нефтепродуктов

3. Капиллярные вискозиметры

4. Ротационные вискозиметры

В настоящее время в условиях ухудшения структуры запасов углеводородного сырья и возрастающего потребления энергоносителей остро стоит проблема освоения трудно-извлекаемых запасов, к которым, в частности, относятся высоковязкая нефть (ВВН) и природные битумы (ПБ).

Выработанность запасов благоприятных для извлечения нефти необратимо приведет к тому, что ВВН и ПБ станут важнейшим ресурсом стабилизации и повышения нефтедобычи. Удельный вес трудно-извлекаемых запасов в общем балансе неуклонно растет, поэтому в ближайшие годы прирост добычи нефти не менее чем на 10% будет обеспечен именно за счет ВВН и ПБ.

ПБ представляют собой естественные производные нефти, залегающие в недрах в твердом, вязком и вязко-пластичном состоянии. Помимо высокой плотности, другой важной отличительной особенностью ПБ является высокая вязкость в пластовых условиях, определяющая их поведение в пласте, сложность извлечения и транспортировки [1].

В этой связи, вязкость является более корректной, чем плотность, характеристикой, определяющей отнесение углеводородного сырья к тому или иному классу. В то же время плотность — интегральная характеристика, косвенно отражающая содержание смолисто-асфальтеновых веществ (САВ) и остатка и, следовательно, направления и сложность переработки данного сырья.

Суммарные мировые балансовые запасы ВВН и ПБ составляют, по разным оценкам, от 636-682 млрд. т до 1 трлн. т, что в 5-6 раз больше остаточных извлекаемых запасов традиционной нефти, составляющих ~162 млрд. т.

Считается, что Россия по запасам тяжелого углеводородного сырья уступает лишь Канаде и Венесуэле. Согласно зарубежным источникам, в России балансовые запасы ПБ составляют от 47-55 млрд. т до 214 млрд. т (последнее — с учетом сверхтяжелой нефти).

Наибольшие запасы тяжелой нефти сосредоточены в Волго-Уральском (60,3%), Западносибирском (15,4%) и Северокавказском (11,3%) бассейнах.

Зачастую транспортировка ВВН и ПБ невозможна без их смешения с легкой нефтью или бензиновыми и керосиновыми фракциями, модифицирования присадками. Закономерности регулирования реологических свойств асфальтеновой нефти отличаются от таковых для парафинистой нефти, отличаются и принципы подбора присадок. В этой связи, представляет интерес изучение принципов регулирования вязкости нефти с высоким содержанием асфальтенов, а также подбор эффективных реагентов для снижения вязкости.

3 стр., 1185 слов

Нефть как сырье для производства топлив и масел

Нефть как сырье для производства топлив и масел. Химический состав нефти. нефть – сложнейшая смесь углеводородов Главную часть нефтей составляют три группы углеводородов – алканы, нафтены и арены. Алканы (в литературе Вы можете также столкнуться с названиями предельные углеводороды, ...

Реология — раздел физики, изучающий деформации и текучесть вещества. Изучая деформационные свойства реальных тел, реология занимает промежуточное положение между теорией упругости и гидродинамикой.

Исходные понятия реологии — ньютоновская жидкость, вязкость которой не зависит от режима деформирований, и идеально упругое тело, в котором в каждый момент времени величина деформации пропорциональна приложенному напряжению. Эти понятия были обобщены для тел, проявляющих одновременно пластичные (вязкостные) и упругие свойства. Практические приложения реологии описывают поведение конкретных материалов при нагрузках и при течении.

Любой кристалл или агрегат кристаллов при определённых условиях может быть пластически деформирован. Пластическая деформация кристаллов реализуется посредством направленного движения в нём дислокаций и вакансий. Под действием на кристалл внешней силы в объёме кристалла появляются напряжения, которые снимаются дефектами. Если сила превышает некий порог, то происходит хрупкое разрушение объекта. [2]

Для учета неньютоновских свойств нефти при проектировании и разработке месторождений необходимо определить их реологические и фильтрационные характеристики. Получение достоверных результатов предполагает изучение этих свойств в условиях, соответствующих пластовым. Не все существующие методы и приборы отвечают этому требованию.

Большинство приборов и методов разработаны для исследования высоковязких дисперсных систем, таких как:

  • дегазированные нефти при пониженных температурах;
  • буровые растворы применительно к движению в трубопроводах;
  • прозрачные коллоидные растворы для удобства наблюдений за деформацией систем в процессе течения.

Существующие методы изучения реологических свойств аномальной нефти можно разделить на следующие три группы:

1) лабораторные методы исследования на экспериментальных установках;

2) расчетные методы, базирующиеся на эмпирических зависимостях, полученных на основе обобщения экспериментальных исследований;

3) методы, основанные на гидродинамических исследованиях скважин. [3]

Вязкость нефти зависит от содержания в ней газообразных, жидких и твердых веществ, а также от степени дисперсности последних. По степени дисперсности этих компонентов нефть относят к коллоидным системам. Дисперсную фазу этой системы составляют твердые компоненты, а дисперсионную среду — жидкие углеводороды с растворенными в них газами. При большой концентрации в нефти твердой дисперсной фазы нефть обладает четко выраженными свойствами коллоидных растворов. У такой нефти наблюдаются аномалии вязкости: вязкость зависит от напряжения сдвига и меняется в широких пределах при изменении скорости течения. Подобные аномалии вязкости обусловлены образованием в жидкости структуры из твердых частиц или высокомолекулярных веществ.

В состав смол входит большое число элементов, основными из них являются углерод, водород, кислород, сера и азот. Выделенные из нефти смолы имеют мазеобразную консистенцию и темно-коричневый цвет. Плотность смол около 1 г/см 3 . Исследования инфракрасных спектров поглощения и молекулярно-поверхностных свойств смол показали, что их молекулы построены из конденсированных циклических систем. Эти системы образованы ароматическими, циклопарафиновыми гетероорганическими кольцами. Конденсированные циклические системы соединяются мостиками из алифатических углеводородов.

18 стр., 8847 слов

Нефть: происхождение, состав, методы и способы переработки

... По уровню добычи мы уступаем только Саудовской Аравии. В 2002 году добыто углеводородов: нефти – 379,6 млн.тонн, природного газа – 594 млрд.м 3 . На территории Российской Федерации находятся ... месторождений выработаны более, чем на половину, и по крупным залежам происходит интенсивное снижение объемов добычи нефти. Например, е месторождение (Башкирия) выработано на 77,5%, а Мортымья-Тетеревско е ...

Асфальтены по химическому составу близки к смолам, но отличаются более высоким молекулярным весом. Известно, что на активных адсорбентах, а также под действием нагревания и света происходит переход части смол в асфальтены

Асфальтены обладают меньшей растворимостью в углеводородах, чем смолы: они растворяются в ароматических углеводородах и нерастворимы в парафиновых углеводородах. Определения молекулярного веса асфальтенов дают очень расходящиеся результаты, что связано со склонностью молекул асфальтенов к ассоциации. Используя криоскопический метод и растворители, в которых ассоциация асфальтенов наименьшая, нашли что молекулярный вес их может доходить до 10 000.

Ароматические кольца притягиваются за счет полярных сил. В растворителях с достаточно полярными молекулами, например, в смолах, ароматических углеводородах, которые способны увеличивать силы притяжения между ароматическими конденсированными кольцами асфальтенов, последние будут пептизироваться. Наоборот, в низкополярных растворителях, например, в парафиновых углеводородах, асфальтены будут ассоциироваться. В результате ассоциации возрастают силы притяжения полярных ароматических колец. Таким образом, степень дисперсности асфальтенов сильно зависит от свойств окружающей среды.

Смолы и ароматические углеводороды, обладающие большей полярностью, чем парафиновые углеводороды, адсорбируются группами молекул, составляющих частицы асфальтенов. Они образуют сольватный слой вокруг асфальтеновой частицы. Частицы асфальтенов составляют ядро мицеллы. Мицелла стабилизируется нейтральными смолами, адсорбированными на поверхности ядра. Ядро образовано материалом с наибольшим молекулярным весом и наиболее ароматичным по строению. Вокруг ядра располагается материал меньшего молекулярного веса и менее ароматичный. Происходит постепенный переход к алифатическим компонентам нефти. Четкой границы между мицеллой и окружающей средой нет. Основной стабилизирующий фактор — сольватная оболочка вокруг мицеллы. Это подтверждается способностью асфальтенов самопроизвольно диспергироваться в ароматических углеводородах. Электрический заряд мицелл, как указывалось, невелик, и его роль в стабилизации небольшая. Следовательно, асфальтены в нефти образуют так называемые лиофильные коллоидные системы. При большом избытке в системе парафиновых углеводородов происходит десорбция ароматических компонентов с поверхности мицеллы, стабилизирующее действие их уменьшается и происходит коагуляция асфальтенов и выпадение их в осадок. [4]

Предельное динамическое напряжение сдвига стабилизированных нефтей определяется множеством факторов: содержанием асфальтенов (А), содержанием смол (С), различных углеводородных соединений, молекулярным весом этих компонентов.

Наиболее высокий коэффициент корреляции наблюдается при сопоставлении величины предельного динамического напряжения сдвига нефти с величиной отношения содержания в них асфальтенов к содержанию смол. Предельное динамическое напряжение сдвига Q0 находится в прямой зависимости от содержания в нефти асфальтенов и в обратной — от содержания смол.

11 стр., 5442 слов

Методы и средства для измерения вязкости жидкости

... Следует учитывать, что при измерении вязкости органических жидкостей с большой кинематической вязкостью поправка Хагенбаха незначительна и составляет доли процента. Если же говорить о высокотемпературных вискозиметрах, то вследствие малой кинематической ...

Это подтверждает, что дисперсной фазой, образующей структуру, являются асфальтены. Смолы в коллоидной системе выполняют роль стабилизатора частиц асфальтенов.

Все остальные факторы — углеводородный состав нефти, участие молекул ароматических и нафтеновых углеводородов в сольватном слое мицелл асфальтенов — в этом случае играют второстепенную роль и обусловливают разброс экспериментальных данных в пределах ошибок измерений

Смолисто-асфальтеновые вещества (САВ), содержащиеся в ПБ в значительной концентрации, проявляют структурирующее воздействие на окружающие молекулы, снижая их подвижность. При невысокой концентрации САВ в нефтяной системе имеется значительное количество молекул, достаточно удаленных от надмолекулярных ассоциатов и находящихся вне сферы их действия. Такие молекулы сохраняют подвижность и характеризуются большими временами релаксации. При увеличении же концентрации САВ число молекул нефти. [5]

Частицы асфальтенов, образующие в нефти пространственную структуру, взаимодействуют через прослойки дисперсионной среды. Чем тоньше слой жидкости между частицами, тем сильнее их взаимодействие и прочнее структура. Такие дисперсные системы обладают тиксотропными свойствами, т.е. способностью к изотермическому восстановлению структуры, разрушенной при механическом воздействии. В процессе теплового движения частиц дисперсной фазы последние принимают такое взаимное расположение, при котором система обладает минимумом энергии и становится термодинамически более устойчивой. Этому соответствует определенная ориентация несимметричных частиц асфальтенов, при которой они сближаются теми ребрами и гранями, где сольватные слои наиболее тонкие.

Согласно работе [6] реологические характеристики нефти напрямую зависят от содержания в ней асфальтенов. В ней анализировались образцы нефти с содержанием асфальтенов от 0 до 20%, при этом использовался реометр SAXS. Зависимость для разбавленных и для концентрированных растворов отличалась.

В разбавленных растворах вязкость увеличивалась линейно с увеличением массовой доли асфальтенов. При большой концентрации, приблизительно 10%, асфальтены образовывали ассоциаты, что значительно увеличивало вязкость системы.

Рис. 1.1 Схематичное изображение ассоциации асфальтенов

реология нефть капиллярный вискозиметр

Рис. 1.2. Зависимость относительной вязкости от содержания асфальтенов при 20єС.

Помимо асфальтенов на вязкость нефти влияют и смолы. Как видно на рис. 1.3 сначала вязкость нефти снижается при увеличении концентрации асфальтенов, это происходит из-за того, что смолы являются природными поверхностно-активными веществами.

Рис. 1.3 Зависимость вязкости от содержания смол

Установлено, что при повышении концентрации асфальтенов от 4,0 до 72,0% масс. вязкость дисперсий возрастает по сложной экспоненциальной зависимости

Рис. 1.4 Изотермы вязкости дисперсных систем «гудрон + асфальтены»: 1 — 84; 2 — 112; 3 — 144.

При содержании асфальтенов 38,0—46,0% масс. происходит скачкообразное увеличение эффективной вязкости, структурно-механической прочности, температуры перехода в состояние ньютоновской жидкости, кажущейся энергии активации вязкого течения и среднечисловой молекулярной массы частиц дисперсной фазы, что обусловлено образованием коагуляционных структур по всему объему системы. Критические значения концентрации асфальтенов и молекулярной массы их надмолекулярных образований, после достижения которых в системе происходят качественные изменения, составляют СAC~37,0% масс, и МnС=724, соответственно. Причем с повышением температуры величина скачка вязкости уменьшается, но значение концентрации асфальтенов СAC практически не меняется. [7]

7 стр., 3156 слов

Измерение плотности и вязкости веществ

... вискозиметра ко времени истечения 200 дистиллированной воды из того же прибора при 20 °С. Ньютоновские и неньютоновские жидкости Ньютоновскими называют жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости ... зависит от плотности окружающей камертон среды. Используются для измерения плотности жидкости и газов под давлением. Известны вибрационные плотномеры проточные, предназначенные для контроля ...

2. Современные методы исследования реологических характеристик нефти и нефтепродуктов

Вискозиметрия основана на законе вязкости Ньютона. Из него следует, что для определения вязкости необходимо измерить напряжение, которое сообщает слою жидкости некоторую скорость по отношению к другому слою, находящемуся от первого слоя на определенном расстоянии. На практике удобнее задавать постоянное напряжение и наблюдать скорость относительного движения. При этом можно определять скорость движения жидкости по отношению к неподвижному твердому телу или скорость движения твердого тела в неподвижной жидкости.

По принципиальным особенностям конструкции приборы для измерения вязкости делятся на следующие типы:

1) капиллярные вискозиметры;

2) ротационные вискозиметры, или приборы с коаксиальными цилиндрами;

3) вискозиметры с падающим шариком;

4) маятниковые вискозиметры;

5) вискозиметры с взаимно смещающимися цилиндрами или пластинками;

6) приборы, основанные на принципе сдувания тонкого слоя жидкости;

7) вискозиметры, основанные на других принципах.

Наиболее распространены капиллярные вискозиметры. Эти приборы отличаются простотой, требуют малого количества жидкости, дешевы и дают достаточно точные результаты. К числу их недостатков относится невозможность измерения вязкости очень вязких жидкостей.

Второе место занимают ротационные вискозиметры. Эти приборы обеспечивают однородное поле напряжения в жидкости и позволяют измерять вязкость с высокой точностью. Сложность конструкции ротационных вискозиметров ограничивает их применение. К недостаткам их следует также отнести накопление в деформируемой жидкости диссипированного тепла. В капиллярных приборах это тепло уносится вместе с протекающей жидкостью. Ротационные вискозиметры применяются преимущественно для измерения вязкости дисперсных систем и высоковязких жидкостей и дополняют капиллярные приборы.

К простым приборам относятся также вискозиметры с падающим шариком, но с их помощью можно получить хорошие результаты только у вязких и вполне однородных жидкостей.

Для измерения пластичности и вообще реологических свойств веществ наряду с вязкостью необходимо определять предельные напряжения сдвига и модули упругости. Принципиально такие измерения могут производиться в вискозиметрах всех перечисленных групп, но в то время как при вискозиметрии измеряют значительные деформации (например, протекание всего исследуемого объема жидкости через капилляр), при определении модуля упругости и предельного напряжения сдвига наблюдают малые деформации. Для измерений малых деформаций более удобны вискозиметры с взаимно смещающимися цилиндрами или пластинками и ротационные вискозиметры.

Если при определении вязкости жидкостей наблюдают только скорость деформации при постоянном напряжении, то при изучении пластичных тел измеряют также силу, вызывающую начало течения, и размер деформации при различных нагрузках ниже предела текучести.

7 стр., 3460 слов

Механика жидкостей и газов в законах и уравнениях

... на границе между слоями, определяется фор-мулой где n-- называемый вязкостью коэффициент про-порциональности, зависящим от природы и состояния dv/dz Мы уже отмечали, что при ламинарном течении жидкости в круглой трубе скорость ... p 2 П r 2 . Результирующая сил давления имеет модуль ( П r 2 -- площадь основания цилиндра). На боковую поверхность действует тормозящая движение сила внутреннего трения, ...

В нефтяной вискозиметрии капиллярные приборы являются основным типом вискозиметров для светлых нефтепродуктов и минеральных масел при положительных температурах. При низких температурах для масел применяют как капиллярные, так и ротационные вискозиметры.

Вискозиметры, позволяющие измерять вязкость в абсолютных единицах (пуазах и стоксах), делятся на первичные и вторичные. В первичных вискозиметрах весьма точно определяются размеры прибора, объем протекшей жидкости и напряжение. Они служат для измерения вязкости первичных (калибровочных) жидкостей и для весьма точных измерений вязкости остальных жидкостей.

Абсолютные вискозиметры довольно сложны по устройству и применяются главным образом для специальных физико-химических исследований. Для практических целей пользуются вторичными вискозиметрами, в которых вязкость измеряется путем сравнения скорости течения испытуемой жидкости с эталонной, вязкость которой измерена в первичном вискозиметре.

Основными калибровочными жидкостями служат вода, касторовое масло, раствор сахара в воде, некоторые индивидуальные органические соединения и минеральные масла. [8]

3. Капиллярные вискозиметры

Капиллярные вискозиметры состоят из трех основных частей: резервуара для испытуемой жидкости, тонкой трубки-капилляра и приемника для жидкости после капилляра. Напряжение, обусловливающее течение жидкости, зависит от радиуса и длины капилляра и разности давления, приложенной к его концам. Источником давления служит вес столба испытуемой жидкости в прибор (гидростатическое давление) или внешнее давление, подаваемое на мениск жидкости в вискозиметре, или сочетание обоих видов давления.

Измерение вязкости в капиллярных приборах основано на формуле Пуазейля, связывающей вязкость с расходом продукта. В большинстве вискозиметров расход измеряется по времени истечения определенного объема жидкости из резервуара через капилляр в приемник. Реже измеряют объем вытекающей жидкости за единицу времени.

Недостатком капиллярного вискозиметра является отсутствие возможности измерения очень вязких жидкостей и невозможность измерения вязкости при разных напряжениях сдвига.

Капиллярные вискозиметры измеряют расход фиксированного объема жидкости через малое отверстие при контролируемой температуре. Скорость сдвига можно измерить примерно от нуля до 106 с-1, заменяя капиллярный диаметр и приложенное давление. Типы капиллярных вискозиметров и их режимы работы: Стеклянный капиллярный вискозиметр (ASTM D 445) — Жидкость проходит через отверстие устанавливаемого — диаметра под влиянием силы тяжести. Скорость сдвига — меньше чем 10 с-1. Кинематическая вязкость всех автомобильных масел измеряется капиллярными вискозиметрами.

Капиллярный вискозиметр высокого давления (ASTM D 4624 и D 5481) —Фиксированный объем жидкости выдавливается через стеклянный капилляр диаметра под действием приложенного давления газа. Скорость сдвига может быть изменена до 106 с-1. Эта методика обычно используется, чтобы моделировать вязкость моторных масел в рабочих коренных подшипниках. Эта вязкость называется, вязкостью при высокой температуре и высоком сдвиге (HTHS) и измеряется при 150°C и 106 с-1. HTHS вязкость измеряется также имитатором конического подшипника, ASTM D 4683. В РФ метод определения вязкости описывается ГОСТ 33-2000 (ИСО 3104-94) «Нефтепродукты. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости».

3 стр., 1350 слов

Определение вязкости жидкости методами медицинского вискозиметра и Стокса

... по УИР по теме: 1. Написание рефератов на тему: а) Какие патологические нарушения приводят к изменению вязкости крови? б) Природа вязкости ньютоновских жидкостей. в) Методы измерения вязкости крови. X. Тесты для контроля исходного ...

4. Ротационные вискозиметры

Ротационные вискозиметры или вискозиметры с коаксиальными цилиндрами состоят из двух соосных вертикальных цилиндров, между которыми помещается испытуемая жидкость. Электромотором или падающим грузом один из цилиндров приводится во вращение. Исследуемая жидкость оказывает вязкое сопротивление его вращению и передает движение второму цилиндру. У некоторых типов приборов вращается внутренний цилиндр, а у других — внешний.

В зависимости от способа монтирования второго цилиндра ротационные вискозиметры делятся на две группы: с неподвижным цилиндром и торсионные вискозиметры.

В приборах с одним неподвижным цилиндром вязкость испытуемой жидкости определяется по скорости вращения подвижного цилиндра при заданном крутящем моменте или по величине крутящего момента, вызывающего заданную скорость. Вязкость вычисляется по формуле:

  • где К — постоянная прибора;
  • М=rф — крутящий момент;
  • Щ — угловая скорость.

У торсионных вискозиметров внутренний цилиндр подвешен на упругой нити. Движение жидкости вызывает закручивание цилиндра на угол, при котором момент упругих сил, возникающих при закручивании нити, уравновешивается моментом сил внутреннего трения вращающейся жидкости. Угол поворота цилиндра ц измеряется. Если Щ — угловая скорость вращения внешнего цилиндра; К — постоянная для подвеса, зависящая от его упругости; С — постоянная вискозиметра, определяющаяся геометрическими размерами прибора, то вязкость испытуемой жидкости вычисляется по формуле

Постоянные ротационных вискозиметров определяются обмером или калиброванием эталонными жидкостями.

Как правило, ротационные вискозиметры выполняются из металла. Важным условием точных и воспроизводимых измерений вязкости является постоянное и возможно меньшее трение цилиндров и других движущихся деталей в опорах. Вращающийся цилиндр устанавливается на шариковых подшипниках. Для устранения скольжения испытуемого материала по стенкам цилиндров внутренние их поверхности иногда делают ребристыми, либо с продольной насечкой.

Наибольшие трудности при изготовлении и применении ротационных вискозиметров возникают вследствие необходимости вносить поправки на дно внутреннего цилиндра. Самый простой, но недостаточно точный способ заключается в том, что дно цилиндра делают слегка вогнутым. При погружении цилиндра в жидкость в вогнутости остается воздух, и трение дна уменьшается.

Следует, однако, отметить, что ошибки от краевых эффектов у вторичных ротационных вискозиметров с длинными и узкими цилиндрами не оказывают значительного влияния на измерения вязкости высоковязких веществ, но они снижают скорости, при которых соблюдается пропорциональность между крутящим моментом и угловой скоростью или угловой скоростью и углом закручивания цилиндра. Таким образом, дефекты прибора сокращают ламинарную область течения.

Специфический недостаток торсионных вискозиметров заключается в остаточной неупругой деформации, присущей нити подвеса. Плавленый кварц является наиболее подходящим материалом для нити, так как обладает высокой и постоянной упругостью, но эти свойства присущи ему только в тонких нитях. Поэтому кварцевые подвесы применяются лишь для небольших цилиндров. Для тяжелых цилиндров используется стальная проволока и проволока из фосфористой бронзы. Наиболее совершенным является вискозиметр РВ-7 с неподвижным внешним цилиндром

7 стр., 3410 слов

Разработка технологического процесса на восстановление гильзы цилиндра

... видом ремонта отказавшего соединения. Основной объем работ по разборке, как и при сборке, двигателя выполняется ... - номинальный годовой фонд времени рабочего, час Определение списочного количества рабочих M сп = где ... и распределительного вала4700х300210000Стенд для разборки головки цилиндров с клапанами11050х335351750Установка очистки деталей косточковой крошкой13200х13004160000Установка ...

Этот прибор рекомендуется М.П. Воларовичем для определения динамической вязкости минеральных масел при температурах от +10° до—60°, дизельных топлив при температурах ниже —30° и битумов при температурах от +20° до +160°. Измерения вязкости могут производиться в пределах от 5 до 1 * 107 пуаз. Одновременно прибор служит для определения предельного напряжения сдвига в интервале от 50 до 105 дн/см 2 . Вискозиметр РВ-7 применяется как первичный и как вторичный вискозиметр.

Вязкость в Пуазах вычисляется по формуле

где Р — вес груза, вращающий цилиндр вискозиметра, равный сумме весов двух грузов, подвешенных к обеим нитям прибора; Р0 — собственное трение подшипников (оно может быть снижено до 1—2 г); N — число оборотов цилиндра в секунду; К — постоянная прибора, зависящая от его размеров и высоты уровня испытуемой жидкости (глубины погружения внутреннего цилиндра):

  • где А, В и С — постоянные для данного прибора; h — глубина погружения цилиндра.

Минироторный вискозиметр (ASTM D 4684) — тест MRV, который связан с механизмом прокачиваемости масла, является измерением при низкой скорости сдвига. Главная особенность метода — медленная скорость охлаждения образца.

Образец подготавливается так, чтобы иметь определенную тепловую предысторию, которая включает нагревание, медленно охлаждение, и циклы пропитки. MRV измеряет кажущееся остаточное напряжение, которое, если большее чем пороговое значение, указывает на потенциальную проблему отказа прокачивания, связанную с проникновением воздуха. Выше некоторой вязкости (в настоящее время определенной как 60000 сПуаз по SAE J 300), масло может быть вызвать отказ прокачиваемости по механизму, называемому «эффект ограниченного потока». Масло SAE 10W, например, должно иметь максимальную вязкость 60000 сПуаз при -30°C без остаточного напряжения. С помощью этого метода измеряют также кажущуюся вязкость при скоростях сдвига от 1 до 50 c-1.

Вискозиметр Брукфильда — определяет вязкость в широких пределах (от 1 до 105 Пуаз) при низкой скорости сдвига (до 102 c-1).

ASTM D 2983 используется прежде всего для определения низкотемпературной вязкости автомобильных трансмиссионных масел, масел для автоматических трансмиссий гидравлических и тракторных масел. Температура — испытаний находится в диапазоне от -5 до -40°C.

ASTM D 5133, метод сканирования Брукфильда, измеряет вязкость образца по Брукфильду, при охлаждении с постоянной скоростью 1°C/час. Подобно MRV, метод ASTM D 5133 предназначен для определения прокачиваемости масла при низких температурах. С помощью этого испытания определяется точка структурообразования, определенная как температура, при которой образец достигает вязкости 30,000 сПуаз. Определяется также индекс (показатель) структурообразования как самая большая скорость увеличения вязкости от -5°C к самой низкой испытательной температуре. Этот метод находит применение для моторных масел, и требуется согласно ILSAC GF-2.

18 стр., 8511 слов

Классификация смазочных моторных масел

... определяющий минимальную и максимальную вязкость моторного масла при прогретом двигателе. - минимальной вязкости при 150°С и скорости сдвига 106 с-1. Градиент скорости сдвига – это отношение скорости ... Чем дальше от начала алфавита вторая буква, тем выше уровень свойств (т.е. качество масла). Классы дизельных масел подразделяются дополнительно для двухтактных (CD-2, CF-2) и четырехтактных дизелей ...

Имитатор конического подшипника (ASTM D 4683) — эта методика также позволяет измерять вязкость моторных масел при высокой температуре и высокой скорости. Очень высокие скорости сдвига получаются за счет чрезвычайно малого зазора между ротором и стенкой статора. В РФ метод определения вязкости ротационным вискозиметром описывается ГОСТ 1929-87 «Нефтепродукты. Методы определения динамической вязкости на ротационном вискозиметре».

1. Временная инструкция по применению классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов природных нефтяных битумов. — М.: ГКЗ при СМ СССР, 1985.

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Реология

3. http://studopedia.ru/11_10144_metodi-izucheniya-reologicheskih-i-filtratsionnih-svoystv-anomalnih-neftey.html , Работа «Методы изучения реологических и фильтрационных свойств аномальных нефтей».

4. Девликамов В.В., Хабибуллин З.А., Кабиров М.М. Аномальная нефть. М., «Недра», 1975, 168 с.

5. Ефремов Р.А., Копылов А.Ю., Абдрахманов Р.А. и др. Реологические характеристики смесей карбоновых и высоковязких битуминозной нефти Республики Татарстан // Вестник Казанского технологического университета. — 2013. — №3. — С. 205-208.

6. I. Hйnaut, L. Barr, J-F. Argillier, F. Brucy, R. Bouchard Rheological and Structural Properties of Heavy Crude Oils in Relation With Their Asphaltenes Content // SPE International Symposium on Oilfield Chemistry, February 2001

7. А.А. Мухамедзянова, В.А. Будник, А.С. Алябьев, А.А. Хайбуллин Влияние температуры и концентрации асфальтенов на реологические свойства дисперсных систем гудрона западно-сибирской нефти // Башкирский химический журнал. — 2012. — т. 19, №4. — С. 125-127.

8. Фукс Г.И. Вязкость и пластичность нефтепродуктов. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003, 328 стр.

9. ГОСТ 1929-87 «Нефтепродукты. Методы определения динамической вязкости на ротационном вискозиметре».

10. ГОСТ 33-2000 (ИСО 3104-94) «Нефтепродукты. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости».