分類
動力粘度
動力粘度是液體層相距1厘米,其面積各為1(平方厘米)相對移動速度為1厘米/秒時所產生的阻力,單位為克/厘米·秒。1克/厘米·秒=1泊一般:工業上動力粘度單位用泊來表示。
運動粘度
在溫度t℃時,運動粘度用符號γ表示,在國際單位制中,運動粘度單位為斯,即每秒平方米(m2/s),實際測定中常用厘斯,(cst)表示厘斯的單位為每秒平方毫米(即 1cst=1mm2/s)。運動粘度廣泛用於測定噴氣燃料油、柴油、潤滑油等液體石油產品深色石油產品、使用後的潤滑油、原油等的粘度,運動粘度的測定採用逆流法。
條件粘度
指採用不同的特定粘度計所測得的以條件單位表示的粘度,各國通常用的條件粘度有以下三種:
①恩氏粘度,又叫恩格勒(Engler)粘度。是一定量的試樣,在規定溫度(如:50℃、80℃、100℃)下,從恩氏粘度計流出200毫升試樣所需的時間與蒸餾水在20℃流出相同體積所需要的時間(秒)之比。溫度tº時,恩氏粘度用符號Et表示,恩氏粘度的單位為條件度。
②賽氏粘度,即賽波特(sagbolt)粘度。是一定量的試樣,在規定溫度(如100ºF、F210ºF或122ºF等)下從賽氏粘度計流出200毫升所需的秒數,以“秒”單位。賽氏粘度又分為賽氏通用粘度和賽氏重油粘度(或賽氏弗羅(Furol)粘度)兩種。
③雷氏粘度,即雷德烏德(Redwood)粘度。是一定量的試樣,在規定溫度下,從雷氏度計流出50毫升所需的秒數,以“秒”為單位。雷氏粘度又分為雷氏1號(Rt表示)和雷氏2號(用RAt表示)兩種。
上述三種條件粘度測定法,在歐美各國常用,我國除採用恩氏粘度計測定深色潤滑油及殘渣油外,其餘兩種粘度計很少使用。三種條件粘度表示方法和單位各不相同,但它們之間的關係可通過圖表進行換算。同時恩氏粘度與運動粘度也可換算,這樣就方便靈活得多了。
計算公式
1、地層溫度下地面脫氣油粘度
Glaso(1980)公式:
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式中:
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——地層溫度下地面脫氣油粘度,mPa·s。
2、飽和壓力和飽和壓力以下的地層原油粘度
Beggs和Robinson(1975)公式:
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式中:
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——地層原油粘度,mPa·s;
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——地層溫度下地面脫氣油粘度,mPa·s。
3、飽和壓力以上地層原油粘度
Vazques和Beggs(1980)公式
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式中:
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——飽和壓力P下地層油粘度,mPa·s。
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——壓力p下地層原油粘度,mPa·s。
實驗測定
1、原理
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在地層條件下,鋼球在光滑的盛有地層油的標準管中自由下落,通過記錄鋼球的下落時間,由下式計算原油的粘度:
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其中,
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——原油動力粘度,mPa﹒s;
t——鋼球下落時間,s;
ρ,ρ——鋼球和原油的密度,g/ cm3;
k——粘度計常數,與標準管的傾角、鋼球的尺寸及密度有關。
2、地層油粘度測量
(1)將地層油樣轉到落球粘度計的標準管中,用超級恆溫水浴將溫度保持在地層溫度;
(2)轉動落球粘度計上部朝下,使鋼球吸到上部磁鐵上;
(3)轉動落球粘度計上部朝上,固定一個傾角。打開開關,鋼球開始下落,同時計時開始,當鋼球落到底部時自動停止計時,記錄鋼球下落時間t。重複試驗3次以上,直到所測的時間基本相同為止。
(4)改變傾角,重複試驗。
影響因素
內因
1、原油的化學組成是決定粘度高低的內因,是原油粘度的主要影響因素。
一般地說,原油的分子量越大,則粘度越高,原油中非烴含量(即膠質-瀝青含量)的多少對原油粘度有著重大的影響。瀝青是具有短側鏈的氧、硫氮化合物(稠環芳烴),碳氫比大致為10,分子量從103到105,膠質與瀝青組分相似,僅分子量比瀝青小。兩者均具有一定粘性,為黑色、半固體狀的無定形物。
大分子化合物(膠質-瀝青質)的存在,引起原油液層分子的內摩擦增大,使原油粘度增大。
膠質-瀝青質含量較高或溫度較低時,原油中形成膠體結構而使原油表現出非牛頓流體特性,例如高粘原油表現出觸變性、具有一定的靜剪下應力或隨剪下速率的增加而粘度降低等。
原油膠質瀝青含量提高,則原油粘度、原油密度均提高。
2、地層原油的溶解氣量的多少也是影響原油粘度的主要因素之一。
溶解氣油比越大,粘度越低。這是因為地層油溶解氣以後,使液體分子間的引力部分地轉變為氣-液分子間的引力,而後者的引力卻遠比前者小得多,從而使地層內含氣油內摩擦阻力減小,地層油的粘度也就隨之地降低。同一原油,地面脫氣油要比地層油粘度高,一方面由於脫氣引起粘度增加,另一方面地面溫度比地下溫度低,也引起粘度升高。
外因
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1、原油粘度對於溫度的變化是很敏感的。
溫度提高,原油粘度降低。各種原油對溫度的敏感性不同,對有些原油溫度升高l0℃,原油粘度降低約一半。
2、壓力對地層原油粘度的影響,以飽和壓力為界,在不同區間段壓力對粘度的影響不同。
當壓力高於飽和壓力時,壓力的增加引起地層油的彈性壓縮,油的密度增大,液層間摩擦阻力也增大,原油的粘度相應增大。
當地層壓力小於飽和壓力時,隨著地層壓力的降低,油中溶解氣不斷分離出來,地層原油粘度急劇增加。
原油粘度的最低點對應於飽和壓力,曲線的拐點就是該地層油的泡點。
根據上述分析可以看出,在油田開發過程中,應保持油層壓力高於飽和壓力,防止氣體從地層原油中分離出來,以免造成地下原油粘度增大。