振蕩速率對原油蒸氣壓檢測精度的影響

   
背景
    原油蒸氣壓VPCR（vapor pressure of crude oil）是原油儲存、運輸和裝卸的重要安全參數(shù)。在石油工業(yè)中，對高蒸汽壓原油的檢測尤其重要。
    GB/T 11059測量原油蒸氣壓的過程是：將試樣引入測量單元，活塞在真空下膨脹，調(diào)整汽液比4:1，溫度調(diào)節(jié)至37.8°C。等到測量室與試樣間溫度達到平衡后，每隔(30士5)s觀測一次總壓力，當連續(xù)三次的總壓力讀數(shù)相差均在0.3 kPa以內(nèi)時，記錄此時的蒸氣壓，即為原油蒸氣壓VPCR。
    與簡單的火花點火燃料或其他石油基最終產(chǎn)品相比，原油的成分要復(fù)雜得多，其揮發(fā)性（蒸汽壓）可能從<1 kPa到大氣壓甚至更高。此外，原油的其它參數(shù)如粘度等對蒸汽壓的測量也起著重要作用。較高的粘度會顯著影響脫氣過程并延遲熱力學(xué)壓力平衡的形成。因此，為了提高重復(fù)性和加快測量速率，GB/T 11059要求在測量過程中應(yīng)有搖動試樣的裝置。
    市場上的第一臺原油蒸汽壓測量儀只能以每秒1.5個周期（1.5c/s）的速率振蕩搖晃樣品，因此GB/T 11059（ASTM D6377）當初在制定的時候要求最低搖動頻率為每秒1.5個周期。而如今，培安公司的原油蒸氣壓測量儀ERAVAP，可以達到更高的振蕩速率-每秒6個周期（6.0c/s），從而加快振蕩速率并促進GB/T 11059的測量精度。

本文旨在說明以下問題:

• 振蕩速率的變化如何影響VPCR結(jié)果？
• VPCR和“平衡蒸氣壓結(jié)果”之間是否存在偏差？偏差是否取決于振蕩速率？
• 較高的振動速率是否會縮短測量時間？
• 是否存在一個最佳的振蕩速率？

 
實驗
    以下測量是在帶有集成密度計的ERAVAP上進行的。該儀器可以同時測定每個原油樣品的密度（符合SH/T 0604）和蒸汽壓（符合GB/T 11059）。
    為了證明振蕩速率對測量時間的影響，在37.8°C以及氣液比比為4:1的條件下測量了兩種不同的原油。原油1（ρ=0.8364 g/cm³）含有相當多的揮發(fā)物，儲存在背壓為300 kPa的浮式活塞筒中。原油2（ρ=0.8374 g/cm³）可視為“穩(wěn)定原油”，使用標準進樣管從開口的樣品容器中取樣。兩種原油都在不同的振蕩速率下進行測量，從0到6周期/秒（6 c/s），每次測量重復(fù)2次以驗證結(jié)果。
    為了擴大研究范圍，又對來自加拿大的兩種原油進行了實驗，因為有報告顯示，這些原油對振蕩速率特別敏感。原油3（ρ=0.9274 g/cm³）的粘度明顯高于前兩個樣品，蒸汽壓力與原油1相當。原油4（ρ=0.8193 g/cm³）粘度較低，但其蒸氣壓高于其他任何樣品。兩種原油都保存在浮式活塞筒中，在1.5周期/秒（1.5 c/s）到4.5周期/秒（4.5 c/s）的振蕩速率下測定蒸汽壓。
    測量曲線（圖1-8）描述了根據(jù)施加不同的振蕩速率進行原油蒸氣壓測量的過程，GB/T 11059中規(guī)定的穩(wěn)定性標準由圓形標記如下：

表1: 達到0.3 kPa/30 s（GB/T 11059）的穩(wěn)定性標準時的時間和壓力讀數(shù)，偏差是與最終壓力相比。