Методы определения массы нефти и нефтепродуктов. Расчетная формула
Нефть – это полезное ископаемое, представляющее собой маслянистую жидкость, в состав которой входя различные смеси углеводородов.
Нефтегазовые предприятия, которые занимаются переработкой, добычей, хранением и транспортировкой нефти и нефтепродуктов, постоянно контролируют их объем и массу. Обычно масса продукта определяется по весу (тонны, килограммы). Параметры сырья определяются по:
- Уровню налива
- Плотности
- Объему
Благодаря полученным значениям массу нефти можно определить по формуле:
$m = c • V,$
где, $с$ – плотность сырья; $V$ – объем, занимаемый этим сырьем.
Кроме расчетной формулы массу нефтепродуктов и нефти определяются различными методами, требования к проведению которых отражены в соответствующих нормативных документах. Согласно этих документам такие методы могут быть:
- Прямыми - подразделяются на динамические и статические.
- Косвенными – подразделяются на объемно-массовые (которые также делятся на статические и динамические) и гидростатические.
Прямые методы определения массы нефти и нефтепродуктов
Прямой метод измерения – это метод, при котором искомую величину определяют по показателям измерительных приборов и инструментов.
Прямые методы подразумевают использование дорогих и сложных измерительных приборов и инструментов, поэтому в основном его используют крупные нефтегазовые предприятия, для которых добыча, переработка, хранение и транспортировка нефти является основной сферой экономической деятельности.
Прямой динамический метод основан на применении показаний расходомеров, различного исполнения, а статический прямой метод основан на использовании весов для взвешивания.
В настоящее время наиболее популярным прямым методом измерения массы нефти является метод измерения с помощью электронных часов. Данное измерение проводится во время налива нефти в автомобильные или железнодорожные цистерны.
Прямой динамический метод измерения нефти производится с помощью различных расходометров в процессе слива или налива нефтепродуктов в настоящий момент времени. Точность такого способа достаточно велика, по сравнению с статическим методом определения массы. Но в настоящее время он применяется очень редко, из-за своей «новизны».
Относительно новым прямым методом определения массы нефтепродуктов является метод определения с помощью радиочастотных датчиков. Радиочастотные датчики устанавливаются на вертикальный (в данном случае) резервуар с нефтепродуктами (как на рисунке)
Рисунок 1. Радиочастотные датчики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Если не прибегать к данным, получаемым с помощью радиочастотных датчиков, то массу нефтепродуктов можно вычислить по следующей формуле:
$М = S • [h • p_ж + (L – h) • p_г] ,$
где, $S$ – площадь сечения резервуара; $h$ – уровень жидкости; $L$ – высота резервуара; $p_ж$ и $p_г$ – плотности жидкости и газа.
При заполнении чувствительной части датчика среды происходит приращение емкости относительно электрической емкости при пустом резервуаре, которую можно выразить следующей формулой:
$C = G • [h • e_ж + (L – h) • e_г]$
где $G$ – погонная электрическая емкость датчика; $e_ж$ и $e_г$ – приращение диэлектрической проницаемости в жидкой и газовой среде.
Данные формулы идентичные математически, только с применением разных переменных (плотности и диэлектрической проницаемости), следовательно, приращение емкости чувствительного элемента датчика пропорционально массе контролируемого полезного ископаемого.
Данный метод исключает необходимость в измерении плотности нефти и нефтепродуктов, но при этом стоит учитывать погрешности, которые связаны с изменением их температуры и состава. При применении радиочастотных датчиков погрешность составляет примерно 0,7%.
Косвенные методы определения массы нефти и нефтепродуктов
Косвенные метод измерения – это способы измерения какой-либо величины на основе результатов измерения других, более доступных величин.
Обычно косвенные методы применяются на малых и средних нефтегазовых предприятиях. Косвенный динамический метод предусматривает использование счетчиков объема, а статический замера уровня налива в емкость. Данный метод применяют при сливе нефти в цистерны, а также при поступлении ее по трубопроводу. Обычно, для того чтобы рассчитать таким образом массу нефти и нефтепродуктов необходимо выполнить множество замеров, таких, как: определение плотности сырья, измерение недоливов или переливов, измерение температуры и т.п.
То есть при применении такого способа, сразу получить значение массы невозможно, поэтому для ее расчета необходимо знать несколько других значений, которые замеряются соответствующими приборами.
Так как такой метод требует большого количества данных и расчетов, то на предприятиях применяются специальные автоматизированные системы. Сотрудник вводит показания приборов (плотность, температура, объем и т.п.) в программу, а она уже автоматически рассчитывает массу объекта.
