Визначення густини рідини за допомогою ареометра

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

ВИЗНАЧЕННЯ ГУСТИНИ НАФТИ, НАФТОПРОДУКТІВ І ПЛАСТОВОЇ ВОДИ ПРИ СТАНДАРТНИХ УМОВАХ

Тривалість виконання роботи - 2 години.

2.1 Мета роботи: Ознайомитись з приладами для вимірювання густини рідини. Визначити густину пластової води і нафти (нафтопродукту) при атмосферному тиску з допомогою ареометра і пікнометра.

Теоретична частина

Одним з основних показників товарної якості нафти є її густина. Густина – це величина, що чисельно дорівнює масі одиниці об'єму речовини, тобто це відношення маси речовини до її об'єму. Одиниця вимірювання густини – кг/м³ .

Густина нафти при температурі 20 °С і атмосферному тиску змінюється від 700 (газовий конденсат) до 980 і навіть 1000 кг/м³. За густиною сирої нафти орієнтовно судять про її якість. Легкі нафти з густиною до 880 кг/м³ – найбільш цінні: вони, як правило, містять більше бензинових і масляних фракцій. Густина пластових вод зростає із збільшенням концентрації солей у них, і у зв'язку з цим густина пластових вод може бути різною. Відомі випадки, коли породи в пласті насичуються розсолами, густина яких досягає 1450 кг/м³ при концентрації солей 642,8 кг/м³. Наближена належність густини води ρ_в від мінералізації ρ_м приведена в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 – Наближена залежність густини води від її мінералізації

Густина пластової води при 15,5 ,	1000	1020	1040	1060	1080	1100	1120	1140
Мінералізація пластової води Qм, .	-	27,5	55,4	83,7	113,2	145,3	175,8	210,0

Оскільки шкала ареометрів проградуйована при температурі 20 °С, то для того, щоб густину нафти, отриману при певній температурі t, привести до стандартних умов, тобто до температури 20 °С, необхідно внести температурну поправку.

Для визначення густини нафти при температурі t використовується формула:

, (2.1)

де ρ_t – визначена в результаті досліду густина при температурі t, кг/м³;

ρ₂₀ – густина при температурі 20° С, кг/м³;

а – середня температурна поправка на 1⁰ С для нафтопродуктів, .

Температурна поправка а змінюється в залежності від якості нафти від 0,0009 до 0,0005 .

Значення температурних поправок для нафт і нафтопродуктів приведені в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 – Значення температурних поправок для нафт і нафтопродуктів

Відносна густина	Температурна поправка,	Відносна густина	Температурна поправка,
0,700–0,710	0,000897	0,850–0,860	0,000699
0,710–0,720	0,000884	0,860–0,870	0,000686
0,720–0,730	0,000870	0,870–0,880	0,000673
0,730–0,740	0,000857	0,880–0,890	0,000660
0,740–0,750	0,000844	0,890–0,900	0,000647
0,750–0,760	0,000831	0,900–0,910	0,000633
0,760–0,770	0,000818	0,910–0,920	0,000620
0,770–0,780	0,000805	0,920–0,930	0,000607
0,780–0,790	0,000792	0,930–0,940	0,000594
0,790–0,800	0,000778	0,940–0,950	0,000581
0,800–0,810	0,000765	0,950–0,960	0,000567
0,810–0,820	0,000752	0,960–0,970	0,000554
0,820–0,830	0,000738	0,970–0,980	0,000541
0,830–0,840	0,000725	0,980–0,990	0,000528
0,840–0,850	0,000712	0,990–1,000	0,000515

В лабораторних умовах густину рідин визначають за допомогою ареометра або денсиметра та пікнометра.

Обладнання, прилади та реагенти

Ареометри (денсиметри), пікнометри на 25 см³ (50 см³, 100 см³), аналітична вага, циліндр для створення водяної бані ємністю 500 см³, мірний циліндр, проби пластової води, нафта, конденсат.

Ареометр (рис. 2.1) являє собою порожнистий, герметично закритий циліндричний скляний поплавок постійної маси з нанесеними на ньому мітками. Знаходячись в рідині, ареометр занурюється на різну глибину залежно від її густини. У верхній (вузькій) частині приладу є шкала для визначення густини. В нижній, ширшій частині ареометра, іноді є термометр, а в самому низу поміщений вантаж у вигляді ртуті або свинцевого дробу, завдяки чому ареометр, занурений в рідину, утримується у вертикальному положенні.

Застосування ареометра ґрунтується на законі Архімеда. За глибиною занурення ареометра судять про густину рідини. В лабораторіях використовуються ареометри зі шкалою, що безпосередньо показує значення густини в г/см³. Денсиметрами визначають густину рідин, легших і важчих за воду в межах від 0,650 до 2 г/см³. Шкала денсиметрів, як і ареометрів, проградуйована при 20 °С. Пікнометри (рис. 2.2) використовують для визначення густини рідин, сипучих речовин та газів. Вони являють собою скляні тонкостінні посудини з міткою на горловині або з капілярним отвором в пробці, що закриває горловину пікнометра. Пікнометри бувають об’ємом 25, 50 або 100 см³.

Пікнометричний метод відзначається простотою у використанні і тим, що він дає можливість визначати густину випробовуваної рідини при незначній її кількості (до 100 см³). Його точність може становити до 0,0001, а при внесенні поправок на втрату ваги в повітрі, зміну густини повітря при зміні атмосферного тиску, температури і вологості його точність може бути ще вищою. Існують також пікнометри з капілярними трубками, на які нанесена шкала з поділками. Такі пікнометри використовуються для більш точного вимірювання густини (для мікровизначення рідин).

Рисунок 2.1 – Положення ареометра в циліндрі з досліджуваною рідиною та відлік по шкалі ареометра

Крім ареометрів, денсиметрів, пікнометрів для визначення густини використовуються також густиноміри різних конструкцій та гідростатичні ваги.

Порядок виконання роботи

Визначення густини рідини за допомогою ареометра

2.4.1.1 Для визначення густини нафтопродукт або пластову воду, витриману при певній температурі, наливають в сухий високий скляний циліндр ємністю 250 мл.

ПГ – для визначення густини газу; ПР1 – для рідин, з вузькою трубкою; ПР2 – для рідин, з міткою; ПР3 – для рідин, з капіляром; ПР4 – для мікровизначення рідин (для більш точного визначення густини рідини); ПТ – для твердих тіл

Рисунок 2.2 – Типи пікнометрів

2.4.1.2 У рідину занурюють сухий ареометр зі шкалою, що відповідає густині даної рідини. Як тільки ареометр встановиться на певному рівні, по меніску рідини за поділками шкали ареометра відзначають рівень досліджуваної рідини в циліндрі. Відлік за шкалою ареометра проводять зверху вниз (по верхньому краю меніска) з точністю до третього знаку (рис. 2.1). При цьому ареометр не повинен доторкатись до стінок мірного циліндра. Для кожної рідини визначення густини проводять не менше 3 разів.

2.4.1.3 Якщо ареометр не відповідає рідині, що досліджується, тобто опустився на дно циліндра або спливає за шкалу, то підбирають інший ареометр.

2.4.1.4 За формулою (2.1) підраховують густину нафти у випадку, якщо температура досліду відрізняється від 20 °С. Значення об'ємного коефіцієнта термічного розширення нафти беруть із таблиці 2.2.

2.4.1.5 Температуру відраховують по термометру, що знаходиться в ареометрі, або додатково занурений в рідину.

2.4.1.6 Результати вимірювань густин рідин за допомогою ареометра записують в таблицю 2.3.

Таблиця 2.3 – Результати вимірювань густин рідин за допомогою ареометра та обчислень

Показники	Позна- чення	Одиниці вимірювання	№ дослідів
Показники	Позна- чення	Одиниці вимірювання	1	2	3	4	5
1	2	3	4	5	6	7	8
Температура в умовах досліду	t	°С
Густина нафти при температурі t	ρ_н_t	кг/м³
Середнє значення густини нафти при температурі t	ρ_н_{t сер}	кг/м³
Густина нафти при температурі 20 °С	ρ_н₂₀	кг/м³
Густина конденсату при температурі t		кг/м³
Середнє значення густини конденсату при температурі t	ρ_н_{t сер}	кг/м³
Густина конденсату при 20 °С	ρ_к₂₀	кг/м³
Густина нафтопродукту при температурі t	ρ_{н пр}_t	кг/м³
Середнє значення густини нафтопро-дукту при температурі t	ρ_{н пр}_{t сер}	кг/м³
Густина нафтопро-дукту при 20 °С	ρ_{н пр20}	кг/м³
Густина пластової води	ρ_{пл в}	кг/м³

2.4.1.7 Визначають абсолютну та відносну похибки результатів вимірювань густини з допомогою ареометра.

Абсолютна похибка виміру – це абсолютне значення різниці між середнім значенням вимірюваної величини і значенням виміру.

Наприклад, в результаті вимірювань густини бурового розчину отримали 3 значення:. , , .

Середнє значення вимірюваної величини:

. (2.2)

Абсолютна похибка певного (і-того) виміру:

, (2.3)

Середня абсолютна похибка – це середнє арифметичне абсолютних похибок кількох вимірів:

, (2.4)

Відносна похибка – це відношення середньої абсолютної похибки до середнього значення вимірюваної величини:

, (2.5)

При користуванні ареометрами необхідно дотримуватись таких правил:

1. Щоб уникнути зайвої втрати часу на підбір необхідного ареометра заздалегідь грубо визначають густину рідини за допомогою менш чутливого ареометра, що відрізняється від інших ширшою шкалою (від 1 до 1,8 г/см³).

Потім вимірюють густину за допомогою ареометра, що має вужчу шкалу (наприклад, від 1,200 до 1,400 г/см³).

2. Температура рідини повинна бути 20 °С, тобто відповідати вказаній на шкалі ареометра.

3. Під час відліку за шкалою ареометр не повинен обертатися і доторкатися до стінок мірного циліндра.

4. Відлік показів ареометра проводять по верхній поділці шкали на рівні поверхні рідини (по верхньому краю меніска).

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 4127; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!