Плотность Американского института нефти , или плотность API , является мерой того, насколько тяжелая или легкая нефтяная жидкость по сравнению с водой: если ее плотность API превышает 10, она легче и плавает на воде; если меньше 10, то он тяжелее и тонет.
Таким образом, плотность API является обратной мерой плотности нефтяной жидкости по отношению к плотности воды (также известной как удельный вес ). Он используется для сравнения плотностей нефтяных жидкостей . Например, если одна нефтяная жидкость менее плотная, чем другая, она имеет большую плотность API. Хотя плотность API математически является безразмерной величиной (см. формулу ниже), она измеряется в «градусах». Плотность API измеряется в градусах на ареометре . Значения плотности API большинства нефтяных жидкостей колеблются от 10 до 70 градусов.
В 1916 году Национальное бюро стандартов США приняло шкалу Боме , разработанную во Франции в 1768 году, в качестве стандарта США для измерения удельного веса жидкостей, менее плотных, чем вода . Расследование Национальной академии наук США выявило серьезные ошибки в контроле солености и температуры, которые привели к серьезным отклонениям в опубликованных значениях. Ареометры в США производились и широко распространялись с модулем 141,5 вместо модуля шкалы Боме, равного 140. Шкала была настолько прочно установлена, что к 1921 году Американский институт нефти решил создать гравитационную шкалу API. , признавая масштаб, который фактически использовался. [1]
Формула для расчета плотности API по удельному весу (SG):
И наоборот, удельный вес нефтяных жидкостей может быть получен из значения их плотности API как
Таким образом, тяжелая нефть с удельным весом 1,0 (т. е. с той же плотностью, что и чистая вода при 60 °F) имеет плотность API:
В нефтяной промышленности количество сырой нефти часто измеряется в метрических тоннах . Можно рассчитать приблизительное количество баррелей на метрическую тонну данной сырой нефти, исходя из ее плотности API:
Например, метрическая тонна нефти West Texas Intermediate (39,6° API) имеет объем около 7,6 баррелей.
Чтобы определить плотность API, сначала измеряют удельный вес (т. е. плотность по отношению к воде) либо с помощью ареометра , подробно описанного в ASTM D1298, либо с помощью метода осциллирующей U-образной трубки, подробно описанного в ASTM D4052.
Регулировки плотности при различных температурах, поправки на расширение и сжатие известково-натриевого стекла, а также поправки на мениск для непрозрачных масел подробно описаны в таблицах измерений нефти, подробности использования указаны в ASTM D1250. Удельный вес определяется по приведенной ниже формуле.
С помощью формулы, представленной в предыдущем разделе, можно легко рассчитать плотность API. При преобразовании плотности масла в удельный вес с использованием приведенного выше определения важно использовать правильную плотность воды в соответствии со стандартными условиями, использованными при проведении измерений. Официальная плотность воды при температуре 60 °F согласно стандарту ASTM D1250 2008 года составляет 999,016 кг/м 3 . [2] Значение 1980 года составляет 999,012 кг/м 3 . [3] В некоторых случаях стандартными условиями могут быть 15 °C (59 °F), а не 60 °F (15,56 °C), и в этом случае будет подходящим другое значение плотности воды ( см. стандартные условия для температуры и давление ).
Есть преимущества полевых испытаний и встроенного преобразования измеренных объемов в коррекцию объема. Этот метод подробно описан в ASTM D287. [4]
Метод ареометра является стандартным методом прямого измерения плотности нефти и нефтепродуктов по API. [5] Этот метод основан на принципе плавучести и использует специально откалиброванный ареометр для определения плотности API жидкой пробы. [6]
Процедура обычно включает в себя следующие этапы:
Ареометрический метод получил широкое распространение благодаря своей простоте и дешевизне. Однако для этого требуется относительно большой объем пробы, и он может не подходить для высоковязких или непрозрачных жидкостей . [7] Правильная очистка и обращение с ареометром имеют решающее значение для поддержания точности, а для летучих жидкостей могут потребоваться специальные меры предосторожности для предотвращения испарения во время измерения. [4]
Вообще говоря, нефть с плотностью API от 40 до 45° имеет самые высокие цены. При угле выше 45° молекулярные цепи становятся короче и менее ценны для нефтеперерабатывающих заводов. [8]
Сырая нефть классифицируется как легкая, средняя и тяжелая в зависимости от ее измеренной плотности API.
Однако не все партии используют одинаковую градацию. [9] Геологическая служба США использует несколько иные диапазоны. [10]
Сырая нефть с плотностью API менее 10° называется сверхтяжелой нефтью или битумом . Битум, полученный из месторождений нефтеносных песков в Альберте, Канада, имеет плотность по API около 8°. Его можно разбавить более легкими углеводородами для получения разбавленного битума , плотность которого по API составляет менее 22,3°, или дополнительно «повысить» до плотности API от 31 до 33° в качестве синтетической нефти . [11]