Введение
Показатель того, насколько тяжелая или легкая нефтяная жидкость по сравнению с водой.
Гравитация по шкале Американского института нефти, или API gravity, – это показатель того, насколько тяжелая или легкая нефтяная жидкость по сравнению с водой: если её API gravity превышает 10, она легче воды и плавает на её поверхности; если меньше 10 – тяжелее и тонет. Таким образом, API gravity является обратно пропорциональной мерой плотности нефтяной жидкости относительно плотности воды (также известной как удельный вес). Она используется для сравнения плотностей нефтяных жидкостей. Например, если одна нефтяная жидкость менее плотная, чем другая, её API gravity будет выше. Хотя API gravity математически является безразмерной величиной (см. формулу ниже), её принято указывать в «градусах». Значения API gravity градуируются на гидрометре. Значения API gravity большинства нефтяных жидкостей находятся в диапазоне от 10 до 70 градусов. В 1916 году Национальное бюро стандартов США приняло шкалу Боме, разработанную во Франции в 1768 году, в качестве американского стандарта для измерения удельного веса жидкостей, плотность которых меньше плотности воды. Исследование, проведенное Национальной академией наук США, выявило существенные ошибки в контроле солености и температуры, которые привели к значительным расхождениям в опубликованных значениях. Гидрометры в США производились и широко распространялись с модулем 141,5 вместо модуля шкалы Боме, равного 140. Шкала настолько прочно укоренилась, что к 1921 году Американский нефтяной институт решил создать шкалу API gravity, признав фактически используемую шкалу.
The American Petroleum Institute gravity, or API gravity, is a measure of how heavy or light a petroleum liquid is compared to water: if its API gravity is greater than 10, it is lighter and floats on water; if less than 10, it is heavier and sinks. API gravity is thus an inverse measure of a petroleum liquid's density relative to that of water (also known as specific gravity). It is used to compare densities of petroleum liquids. For example, if one petroleum liquid is less dense than another, it has a greater API gravity. Although API gravity is mathematically a dimensionless quantity (see the formula below), it is referred to as being in 'degrees'. API gravity is graduated in degrees on a hydrometer instrument. API gravity values of most petroleum liquids fall between 10 and 70 degrees. In 1916, the U. S. National Bureau of Standards accepted the Baumé scale, which had been developed in France in 1768, as the U. S. standard for measuring the specific gravity of liquids less dense than water. Investigation by the U. S. National Academy of Sciences found major errors in salinity and temperature controls that had caused serious variations in published values. Hydrometers in the U. S. had been manufactured and distributed widely with a modulus of 141.5 instead of the Baumé scale modulus of 140. The scale was so firmly established that, by 1921, the remedy implemented by the American Petroleum Institute was to create the API gravity scale, recognizing the scale that was actually being used.
Использование гравитации API для расчета баррелей сырой нефти на метрическую тонну
В нефтяной промышленности объемы сырой нефти часто измеряются в метрических тоннах. Можно рассчитать приблизительное количество баррелей в метрической тонне для конкретной марки сырой нефти, исходя из ее плотности по API:
Например, метрическая тонна West Texas Intermediate (39,6 ° API) составляет примерно 7,6 баррелей.
Измерение тяжести API по отношению к его удельной массе
Для определения гравитации API сначала измеряют удельный вес (то есть плотность относительно воды) с помощью гидрометра, описанного в ASTM D1298, или методом осциллирующей U-образной трубки, описанным в ASTM D4052. Корректировки плотности при разных температурах, поправки на расширение и сжатие стекла, содержащего соду и известь, и поправки на мениск для непрозрачных масел подробно описаны в Таблицах измерения нефти, порядок применения которых указан в ASTM D1250. Удельный вес определяется формулой, приведенной ниже. Используя формулу, представленную в предыдущем разделе, можно легко вычислить гравитацию API. При пересчете плотности масла в удельный вес, используя приведенное выше определение, важно использовать правильную плотность воды, соответствующую стандартным условиям, при которых проводилось измерение. Официальная плотность воды при 60 °F согласно изданию 2008 года ASTM D1250 составляет 999,016 кг/м³. Значение, указанное в 1980 году, составляет 999,012 кг/м³. В некоторых случаях стандартными условиями могут быть 15 °C (59 °F), а не 60 °F (15,56 °C), в этом случае следует использовать другое значение плотности воды (см. стандартные условия для температуры и давления).
Прямые измерения гравитации API (гидрометрический метод)
Существуют преимущества проведения полевых испытаний и преобразования измеренных объемов непосредственно на месте для внесения поправки на объем. Этот метод подробно описан в стандарте ASTM D287.
Классификация или класс
В целом, нефть с API-гравитацией от 40 до 45° имеет самые высокие цены. При значениях выше 45° молекулярные цепи становятся короче и менее ценными для нефтеперерабатывающих заводов. Сырая нефть классифицируется как легкая, средняя или тяжелая в зависимости от ее измеренной API-гравитации. Легкая сырая нефть имеет API-гравитацию выше 31,1° (т.е. плотность менее 870 кг/м³). Средняя нефть имеет API-гравитацию в диапазоне от 22,3 до 31,1° (т.е. плотность от 870 до 920 кг/м³). Тяжелая сырая нефть имеет API-гравитацию ниже 22,3° (т.е. плотность от 920 до 1000 кг/м³). Сверхтяжелая нефть имеет API-гравитацию ниже 10,0° (т.е. плотность более 1000 кг/м³).
Medium oil has an API gravity between 22.3 and 31.1° (i. e., 870 to 920 kg/m3)
Heavy crude oil has an API gravity below 22.3° (i. e., 920 to 1000 kg/m3)
Extra heavy oil has an API gravity below 10.0° (i. e., greater than 1000 kg/m3)
Однако не все организации используют одинаковую классификацию. Геологическая служба США применяет несколько иные диапазоны. Сырую нефть с API-гравитацией менее 10° относят к сверхтяжелой нефти или битуму. Битум, извлекаемый из нефтяных песков в провинции Альберта (Канада), имеет API-гравитацию около 8°. Его можно разбавлять более легкими углеводородами для получения разбавленного битума с API-гравитацией менее 22,3°, или подвергать дальнейшей "переработке" для повышения API-гравитации до 31–33° и получения синтетической нефти.