API гравитация

Мера того, насколько тяжелая или легкая нефтяная жидкость по сравнению с водой.

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]

Гравитационные формулы API

Формула для расчета плотности API по удельному весу (SG):

${\displaystyle {\text{API gravity}}={\frac {141.5}{\text{SG}}}-131.5}$

И наоборот, удельный вес нефтяных жидкостей может быть получен из значения их плотности API как

${\displaystyle {\text{SG at}}~60^{\circ }{\text{F}}={\frac {141.5}{{\text{API gravity}}+131.5}}}$

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:

${\displaystyle {\frac {141.5}{1.0}}-131.5=10.0^{\circ }{\text{API}}}$

Использование гравитации API для расчета баррелей сырой нефти на метрическую тонну

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:

${\displaystyle {\text{barrels of crude oil per metric ton}}={\frac {{\text{API gravity}}+131.5}{141.5\times 0.159}}}$

Например, метрическая тонна нефти West Texas Intermediate (39,6° API) имеет объем около 7,6 баррелей.

Измерение плотности API по его удельному весу

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.

${\displaystyle {\mbox{SG oil}}={\frac {\rho _{\text{crudeoil}}}{\rho _{{\text{H}}_{2}{\text{O}}}}}}$

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 ).

Прямое измерение плотности API (метод ареометра)

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:

1. Подготовка пробы : Проба нефти доводится до стандартной температуры , обычно 60°F (15,6°C), чтобы обеспечить единообразие измерений в различных пробах и условиях. ^[4]
2. Выбор ареометра . Подходящий гравитационный ареометр API выбирается на основе ожидаемого диапазона пробы. Эти ареометры обычно калибруются для прямого считывания плотности API. ^[7]
3. Измерение : Ареометр осторожно опускают в образец, находящийся в цилиндрическом сосуде. Ему позволяют свободно плавать до тех пор, пока он не достигнет равновесия. ^[4]
4. Чтение : Плотность API считывается в точке, где поверхность жидкости пересекает шкалу ареометра. Для максимальной точности показания снимаются на дне мениска, образованного жидкостью на стержне ареометра. ^[5]
5. Температурная коррекция : Если измерение не выполняется при стандартной температуре, применяется поправочный коэффициент для приведения показаний к эквивалентному значению при 60°F. ^[6]

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]

Классификации или оценки

Плотность API сырой нефти, добываемой в сопредельных Соединенных Штатах.

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.

• Легкая сырая нефть имеет плотность API выше 31,1° (т.е. менее 870 кг/м ³ ).
• Среднее масло имеет плотность API от 22,3 до 31,1° (т.е. от 870 до 920 кг/м ³ ).
• Тяжелая сырая нефть имеет плотность API ниже 22,3° (т.е. от 920 до 1000 кг/м ³ ).
• Сверхтяжелая нефть имеет плотность API ниже 10,0° (т.е. более 1000 кг/м ³ ).

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]

Ссылки

1. История получения степени API
2. Отчет о разработке, построении, расчете и подготовке таблиц измерения нефти ASTM - IP (ASTM D1250; IP 200), 1960 г., опубликованный Институтом нефти, 61 Нью-Кавендиш-стрит, Лондон, W.1 и Американским обществом по Материалы для испытаний, 1916 Race Street, Филадельфия 3, Пенсильвания.
3. Руководство API по стандартам измерения нефти, глава 11.1 - 1980, том XI/XII, дополнение к: ASTM D1250-80 и IP 200/80.
4. «Стандартный метод определения плотности сырой нефти и нефтепродуктов по API (ареометр/метод)» . www.astm.org . Проверено 7 августа 2024 г.
5. «Стандартный метод определения плотности, относительной плотности или плотности API сырой нефти и жидких нефтепродуктов методом ареометра». www.astm.org . Проверено 7 августа 2024 г.
6. Спейт, Джеймс Г. (12 декабря 2014 г.). Справочник по анализу нефтепродуктов (1-е изд.). Уайли. дои : 10.1002/9781118986370. ISBN 978-1-118-36926-5.
7. «Характеристика и свойства нефтяных фракций». www.astm.org . дои : 10.1520/mnl50-eb . Проверено 7 августа 2024 г.
8. «Комментарии к корректировке гравитации сырой нефти» . Департамент природных ресурсов Луизианы. Архивировано из оригинала 2 мая 2006 года . Проверено 6 января 2014 г.
9. Сорта сырой нефти, Crudemonitor.ca, веб-файл PDF: CMonitor-Gr-PDF. Архивировано 8 октября 2007 г., на Wayback Machine.
10. USGS FS2006-3133_508, веб-файл PDF: USGS-508-PDF.
11. Канадский центр энергетической информации. «Что такое сырая нефть?» Архивировано 10 июля 2014 г. в Wayback Machine . Проверено: 10 сентября 2012 г.

Внешние ссылки

• Комментарии к шкале регулировки силы тяжести API
• Инструкции по использованию стеклянного ареометра, измеряемого в плотности API