Определение содержания воды в нефти

     Вместе с нефтью и газом в пласте залегает вода. Пластовые воды делятся на: подошвенные, краевые, промежуточные, остаточные, и представляют собой единую гидродинамическую систему продуктивного пласта. Пластовая продукция содержит свободную и связанную воду и характеризуется влагосодержанием.

Настоящая  методика  предназначена  для  количественного определения воды в нефти и жидких нефтепродуктах.

Сущность метода состоит в нагревании пробы с нерастворимым в воде растворителем и измерении объема выделения сконденсированной воды.

 

Аппаратура, реактивы и материалы

 

При  количественном  определении  содержания  воды   в нефтепродуктах применяются следующая аппаратура, реактивы и материалы: аппарат для количественного определения содержания воды в нефтяных, пищевых и других продуктах по ГОСТ 1594-69 (рис. 4.1), допускается применять колбу с нормальным шлифом типа КШ 15140 по ГОСТ 10394-72 вместимостью 500, 1000 и 2000 см³ с прямым переходом  типа  П1  по  ГОСТ  9425-71  или  металлический дистилляционный сосуд вместимостью 500,1000, 2000 см³  приемники-ловушки по ГОСТ 1594-69 со шкалой 25 см³ (при ожидаемом содержании воды более 25 см ³), оснащенный запорным краном или со шкалой 10 см ³ и 2 см ³; приемник-ловушка со шкалой 5 см ³ ценой деления 0,1 см ³ погрешностью не более 0,05 см ³; чашка фарфоровая №4 или 5 по ГОСТ 9147-80; цилиндр измерительный номинальной вместимостью 100 мл по ГОСТ 1770-74; горелка газовая или электрическое нагревательное устройство; холодильник с длиной кожуха не менее 400 мм;  палочка  стеклянная  длиной  около  500  мм  с  резиновым наконечником или металлическая проволока такой же длины с утолщением на конце; пемза или неглазурованные фаянс и фарфор, или запаянные с одного конца стеклянные капилляры, или олеин, или силиконовая жидкость.

 

Растворители безводные углеводородные

 

Растворитель	Нефтепродукт
Толуол технический по ГОСТ 14710-78, ксилол технический по ГОСТ 9410-78	Битумы, нефтесодержащие асфальты, тяжелые  котельные топлива
Нефтяной дистиллят с пределами Кипения от 100  до  200оС	Нефть, жидкие битумы, мазуты, смазочные масла, нефтяные сульфонаты  и другие  нефтепродукты
Нефтяной дистиллят с пределами кипе- ния от 100  до  140 0С, изооктан  по  ГОСТ 4095-75	Пластичные смазки

 

Подготовка к испытанию

 

Отбор и подготовка проб по ГОСТ 2517-80 со следующими дополнениями. Пробу испытуемого жидкого нефтепродукта хорошо перемешивают пятиминутным встряхиванием в склянке, заполненной не более чем 1/3 емкости. Вязкие и парафинистые нефтепродукты предварительно нагревают до 40–50⁰С.

Дистилляционный сосуд, приемник-ловушку и внутреннюю трубку холодильника  промывают  последовательно  бензином,  ацетоном, водопроводной водой, ополаскивают дистиллированной водой и сушат. При загрязнении стеклянные части прибора промывают хромовой смесью, водопроводной водой, ополаскивают дистиллированной водой и сушат.

В дистилляционную колбу вводят 100 см³ или 100 г пробы с погрешностью не более 1 %. При применении приемника-ловушки со шкалой 10 см³ количество испытуемого образца (в зависимости от содержания воды) уменьшают так, чтобы объем воды, собравшийся в приемнике-ловушке, не превышал 10 см³. Цилиндром отмеривают 100 см³ растворителя и помещают в колбу, тщательно перемешивают содержимое колбы до полного растворения испытуемого нефтепродукта  и  прибавляют  в  колбу  несколько  кусочков неглазурованного фаянса или фарфора, или несколько капилляров или 1 - 2 г олеина, или несколько капель силиконовой жидкости.

Маловязкие  нефтепродукты  (керосин,  дизельное  топливо)  допускается брать в колбу по объему. В этом случае отмеряют цилиндром 100 см³ испытуемого продукта и выливают в колбу. Продукт смывают со стенок цилиндра в колбу однократно 30 см³ растворителя и два раза по 25 см³.

Для нефтепродуктов с низким содержанием воды количество растворителя может превышать 100 см³. Навеска нефтепродукта в граммах при этом будет равна произведению его объема на плотность в г/см³.

Аппаратуру собирают так, чтобы обеспечить герметичность всех соединений и исключить утечку пара и проникание посторонней влаги.

Вместимость дистилляционного сосуда и приемника-ловушки выбирают в зависимости от предполагаемого содержания воды в пробах. Включают приток холодной воды в кожух холодильника.

Узкогорлую колбу (1) (см. рис. 4.1) соединяют непосредственно при помощи шлифа, а широкогорлую при помощи перехода и шлифов с отводной трубкой чистого и сухого приемника-ловушки (2).  К приемнику-ловушке присоединяют при помощи шлифа прочищенный ватой холодильник.

При отсутствии аппарата с нормальными шлифами соединения производят посредством корковых пробок. В этом случае срезанный конец отводной трубки приемника-ловушки должен опускаться в колбу на 1 - 20 мм, а нижний край косо срезанного конца трубки холодильника  должен находиться против  середины отводной трубки.

Во избежание пропуска паров корковые пробки заливают коллодиумом.

При  резкой  разницы  между  температурой  в  комнате  и температурой воды, поступающей в холодильник, верхний конец трубки холодильника следует закрывать ватой во избежание конденсации атмосферной влаги внутри трубки холодильника.

 

 

Рис. 4.1. Прибор Дина и Старка для определения содержания воды: 1 - холодильник; 2 - калиброванная ловушка; 3 - колба

Рис. 4.2. Прибор ЛП-4 (Закса) для определения нефте-, водо- и газонасыщенности паров: 1 - холодильник; 2 - ловушка; 3 - воронка Шотта;  4 - колба с растворителем

Проведение испытания

 

Включают нагреватель, содержимое колбы доводят до кипения и далее нагревают так, чтобы скорость конденсации дистиллята в приемник была от 2 до 5 капель в 1 секунду.

Если  в  процессе  дистилляции  происходит  неустойчивое каплеобразование, то увеличивают  скорость  дистилляции  или останавливают на несколько минут приток охлаждающей воды в холодильник.

Если под конец перегонки в трубке холодильника задерживаются капли воды, то их смывают растворителем, увеличив для этого на непродолжительное время интенсивность кипячения.

Перегонку прекращают, как только объем воды в приемнике-ловушке не будет увеличиваться и верхний слой растворителя станет совершенно прозрачным. Время перегонки должно быть не менее 30 и не более 60 минут.

Оставшиеся на стенках трубки холодильника капельки воды сталкивают  в  приемник-ловушку  стеклянной  палочкой  или металлической проволокой.

После того, как колба охладиться, а растворитель и вода в приемнике-ловушке примут температуру воздуха в комнате, аппарат  разбирают и сталкивают стеклянной палочкой или проволокой капельки воды со стенок приемника-ловушки.

Если в приемнике-ловушке со шкалой 25 см³ собралось более 25 см³ воды, то излишки выпускают в градуированную пробирку.

Если в приемнике-ловушке собралось небольшое количество воды (до 0,3 см³) и растворитель мутен, то приемник-ловушку помещают на 20-30 мин в горячую воду для осветления и снова охлаждают до комнатной температуры.

Затем записывают объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, с точностью до одного верхнего деления занимаемой водой части приемника-ловушки.

 

Обработка результатов

 

Массовую (X) или объемную (Xi) долю воды в процентах вычисляют по формулам:

 

Х = 100 Vo / m                           (4.1)

Х₁ = 100 Vo / V,                         (4.2)

 

где: V_О - объем воды в приемнике-ловушке, см ³;

       m - масса пробы, г;

       V - объем пробы, см ³.

Количество воды в приемнике-ловушке 0,03 см ³ и меньше считается следами.

Отсутствие воды в испытуемом нефтепродукте определяется состоянием, при котором в нижней части приемника-ловушки не видно капель воды.

В сомнительных случаях отсутствие воды проверяется нагреванием испытуемого нефтепродукта в пробирке, помещенной в маслянистую баню, до температуры 150^О С. При этом отсутствием воды считается случай, когда не слышен треск.

Расхождения между результатами двух параллельных определений, полученными одним лаборантом на одной и той же аппаратуре и идентичном испытуемом материале в одинаковых условиях не должны превышать:

1. 0,1 см³ - при объеме воды, меньшем или равном 1,0 см³;

2. 0,1 см³ или 2 % от среднего значения (в зависимости от того, какая из этих величин больше) - при объеме воды более 1,0 см³.

Расхождения между двумя результатами, полученными разными лаборантами, в разных лабораториях, на одинаковом испытуемом материале не должны превышать:

1. 0,2 см³ - при объеме воды, меньшем или равном 1,0 см³;

2. 0,2 или 10 % от среднего значения (в зависимости от того какая из этих величин больше) - при объеме воды более 1,0 см³, но менее 10 см³;

3. 5  % от величины среднего результат - при объеме воды более 10 см³.