Оптимальные температуры измерения вязкости нефти для восстановления ее вязкостно-температурной зависимости по формулам Филонова-Рейнольдса, Вальтера и Фогеля-Фульчера-Таммана

Abstract

Актуальность исследования обусловлена увеличением количества добываемых и транспортируемых высоковязких и неньютоновских нефтей. Для таких нефтей важно точно прогнозировать реологические свойства и, в частности, вязкостно-температурную зависимость. Измерение вязкости для широкого диапазона различных температур чрезмерно трудоемко и нерационально, и на практике используют измерение вязкости при двух или трех различных температурах и далее применяют формулы пересчета. Также важно уточнить, какие формулы и для каких нефтей следует использовать для получения наименьшей погрешности, в частности, актуально определение оптимальных температур измерения вязкости нефти для восстановления ее вязкостно-температурной зависимости. Цель: определение оптимальных температур измерения вязкости нефти для восстановления ее вязкостнотемпературной зависимости по формулам Филонова-Рейнольдса, Вальтера и Фогеля-Фульчера-Таммана, в том числе и при расчете для всего доступного диапазона температур. Объекты: вязкостно-температурные зависимости нефтей из Справочника нефтей СССР. Методы: обработка данных по измерению вязкости для 564 нефтей из Справочника нефтей СССР; построение аппроксимирующих вязкостно-температурных зависимостей; определение погрешности при использовании полученных зависимостей, в том числе и с использованием кросс-валидации. Результаты. Рассчитана погрешность применения формул Филонова-Рейнольдса, Вальтера, Фогеля-Фульчера- Таммана на примере свыше 500 нефтей, и установлено, что при случайном выборе температур для измерения вязкости минимальная средняя погрешность при другой температуре составляет для данных формул, соответственно, 13,8, 10,7 и 6,2 %. Использование формулы Филонова-Рейнольдса нежелательно для расчета вязкости при малых температурах. Формула Фогеля-Фульчера-Таммана показывает наилучшие результаты при расчете вязкости при использовании температур 30-50-70 и 10-30-50 °С.

Relevance. Increase in the number of high-viscosity and non-Newtonian oils produced and transported. For such oils, it is important to accurately predict the rheological properties and, in particular, the viscosity-temperature dependence. Viscosity measurement for a wide range of different temperatures is excessively time-consuming and irrational, and in practice, viscosity measurement is used at two or three different temperatures and then conversion formulas are used. It is also important to clarify, which formulas and for which oils should be used to obtain the smallest error. It is important, in particular, to determine the optimal temperatures for measuring the viscosity of oil to restore its viscosity-temperature dependence. Aim. To determine the optimal temperatures for measuring oil viscosity to restore its viscosity-temperature dependence using the Filonov-Reynolds, Walter and Vogel-Fulcher-Tamman formulas, including when calculating for the entire available temperature range. Objects. Viscosity-temperature dependences of oils from the Directory of oils of the USSR. Methods. Processing the viscosity measurement data for 564 oils from the USSR Oil Directory; construction of approximating viscositytemperature dependencies; determination of error when using the obtained dependencies, including using cross-validation. Results. The authors have calculated the error in application of the Filonov-Reynolds, Walter, Vogel-Fulcher-Tamman formulas, using over 500 oils as an example. It was found that with a random choice of temperatures for measuring viscosity, the minimum average error at another temperature for these formulas is, respectively, 13.8, 10.7 and 6.2%. The use of the Filonov-Reynolds formula is undesirable for calculating viscosity at low temperatures. The Vogel-Fulcher-Tamman formula shows the best results in calculating viscosity when using temperatures of 30-50-70 and 10-30-50°C.