Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау және тасымалдау

Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау  және  тасымалдау 
21 
Динамикалық  тұтқырлықты  анықтау  айтарлықтай  күрделі. 
Тәжірибеде салыстырмалы тұтқырлықты табады, ал ол бойынша 
кинематикалық  пен  абсолют.  Салыстырмалы  тұтқырлық 
берілген  мұнайда  берілген  температурадағы  тұтқырлық  судың 
тұтқырлығына  қатысты  аз  ба  көп  пе  екенін  анықтайды  (20
0
С 
судың  тұтқырлығы  1сПз).  Салыстырмалы  тұтқырлықты  Энглер 
вискозиметрі арқылы анықтайды, яғни (t) температурасы кезінде 
зерттелетін  сұйықтықтың  асып  кеткен  уақытының  20
0
С 
кезіндегі судың сондай мөлшерінің артылуын бағалайды.  
Салыстырмалы 
тұтқырлық 
бойынша 
кинематикалық 
тұтқырлықтың 
коэффициентін 
анықтайды. 
(2.7) 
теңдеуі 
бойынша  (t)  температурасы  кезінде  мұнайдың  динамикалық 
тұтқырлығын  анықтайды,  тығыздығы  белгілі  болған  кезде, 
μ=υ·ρ.  
Қысым  артқан  сайын  тұтқырлықтың  мәні  біршама 
артады,  бірақ  айтарлықтай  емес.  Температура  артқан  сайын 
мұнайдың тұтқырлығы азаяды, ал төмендеген кезде – артады 
және температураның қарама-қарсы мәндерінде қарқынды түрде 
артады (2.3-сурет). 
2.3-сурет. Газбен қаныққан кездегі Балахан 
(Ресей) кен 
орнындағы мұнай тұтқырлығының өзгерісі 
Мұнайдың  тұтқырлығы  көмірсутекті  газдың  мөлшері 
артқан  сайын  азаяды.  Газдың  молекулалық  массасы  жоғары 
болған сайын мұнайдың тұтқырлығы сондай-ақ аз.   

А.А. Исмаилов, Т.Н. Жарқынбеков,  Г.Ж. Смаилова  
 
22 
 
Мұнайдың тұтқырлығы оның құрамындағы  еріген газ көлемі 
артқан сайын төмендейді (2.3-сурет). Газдың молекулалық массасы 
жоғары  болған  сайын,  яғни  мұнайда  еріген    үлкен  молекулалық 
массасы  бар  (СН
4
–С
4
Н
10
)    көмірсутегі  бар  газ  көп  болған  сайын, 
мұнай  тұтқырлығы  төмендейді.  Бұл  полярлы  емес  көмірсутек 
бөлігінің  артуымен  (газды  идеалды  жүйе  ретінде  қарастыруға 
болады) түсіндіріледі.  
Мұнайда  еріген  азот  саны  артқан  сайын,  тұтқырлығы 
жоғары термобаралық жағдайда арта бастайды. 
Тұтқырлықтың  абсолют  өзгеру  сипаттамасы  химиялық 
құрамға байланысты (2.4-сурет). 
 
 
 
2.4-сурет. Көмірсутегінің кинематикалық тұтқырлық шамасының 
температуралық өзгеріс сипаттамасы: 1- арен құрамы С
6
; 2-алкан С
9 
 
Ароматты  көмірсутегі  (арен)  қоспаларының  тұтқырлығы 
алкан  қоспаларының  тұтқырлығынан  жоғары.  Құрамында 
ароматты көмірсутегісі көп мұнай тұтқырлығы парафинді негізі 
бар  мұнайға  қарағанда  тұтқырлықты  болып  келеді.  Мұнай 
құрамында  шайыр  және  асфальтен  көп  болған  сайын,  оның 
тұтқырлығы  да  артады.  "Шикі"  мұнайдың  тұтқырлығы 
сепарацияланғаннан кейін жоғары болады.  
Температура, 
0
С 

Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау  және  тасымалдау 
23 
Мұнай жүйесі үшін тұтқырлық және тығыздық шамаларын 
корреляциялайды.  Аса  ауыр  мұнайлар  және  аса  тұтқырлықты 
болады. 
Аққыштық  және  тұтқырлық  мұнайдың  реологиялық 
қасиетіне әсер етеді.  
Реология  –  қатты-сұйық  тектес  заттардың  механикалық  іс-
әрекетін, 
мұнайдың 
құрылымдық-механикалық 
қасиетін 
зерттейтін ғылым.  
(2.6) теңдеуде жылдамдық координатасын (dv)dx/dt түрінде 
көрсетуге 
болады, 
мұнда 
х-бағытталған 
қозғалыс 
жылдамдығының  v  жол  ұзындығы, ал t-уақыт.  Аққыштық  (φ)  – 
тұтқырлыққа кері шама және қатынаспен байланысқан: 
φ=1/μ 
 (2.8) 
dx/dу  шамасы  қабат  жылжуын  (γ),  деформацияны 
сипаттайды.  
Ғ/А  қатынасы  –  қатысты  кернеу  (τ)    шамасы,  қозғалатын 
сұйық  қабаттарында  дамиды.  Онда  ньютондық  сұйықтар  үшін 
Ньютон теңдеуін келесідей жазуға болады: 
dγ/dt = τ/μ 
 (2.9) 
Қатысты  кернеу  (τ)    және  жылжу  жылдамдығы    (dγ/dt) 
арасындағы байланысты сипаттайтын (1.9) теңдеу реологиялық 
деп аталады.  
Тұтқырлық  шамасы  мұнай  қабаты  арасындағы  жылжудың 
қатысты  кернеудің  (2.5-сурет),  осылардың  арасындағы  бірлік 
қашықтыққа 
есептелген, 
осы 
қабаттардың 
қозғалыс 
жылдамдығының  ауытқуы  пропорционалдық  коэффициентті 
сипаттайды.  
Ньютондық  сұйықтың    дөңгелек  құбыр  арқылы  қозғалысы 
кезінде  катысты  кернеу  (τ)    жылдамдық  градиентіне  (ω) 
пропорционал: 
τ = μ·(dω/dr) 
 (2.10) 

А.А. Исмаилов, Т.Н. Жарқынбеков,  Г.Ж. Смаилова  
 
24 
 
 
 
2.5-сурет. Сұйық қабаттарының жылжу сұлбасы 
 
 
Диаметрі  (D)  және  ұзындығы  (L)  құбырды  толтыратын 
сұйық  үшін,  қысым  ауытқуы    (∆Р)  кезінде  біртекті  қозғалыс 
шарты келесі түрде: 
 
∆р∙(π∙D
2
/4)-τ∙π∙D∙L=0 
 
 (2.11) 
 
мұндағы  τ – құбыр қабырғасындағы қатысты кернеу.  
Айдауды орындау үшін қажетті қысым ауытқуы, келесідей: 
 
∆р=τ∙(4∙L/D) 
 
   (2.12) 
 
Яғни,  қысым  ауытқуы  қатысты  кернеу  (τ)  шамасына  тура 
пропорционал.  Тұтқырлық  шамасы  мұнайды  құбыр  арқылы 
тасымалдау әдісін анықтайды. Аз тұтқырлықты мұнай қоршаған 
орта  температура  кезінде,  ал  жоғары  тұтқырлықтылар    аз 
тұтқырлықты араластырғышпен немесе  алдын ала қыздырылып 
айдалады.  
Мұнай  құрамына  байланысты  олардың  реологиялық 
қасиеттері  әртүрлі  консистенция  түзулерімен  сипатталады, 
олар  кеңістікті  құрылымның  (мұнай  дисперсті  жүйе)  сәйкес 
қасиетін сипаттайды.  
Кеңістікті  құрылым  мұнайда  құрылатын,  жылжу  кернеуі 
және 
жылжу 
жылдамдығы 
арасындағы 
байланысты 
сипаттайтын  әртүрлі  графикалық  байланыстармен  сипатталады 
(2.6-сурет) dγ/dt = f(τ) .