Assessment of the contribution of the air-vapor mixture volume exceeding over the volumes injected to oil and petroleum product losses from evaporation
Authors: Коршак Алексей Анатольевич , Коршак Андрей Алексеевич 
Published: September 2021

В настоящее время при экспериментальном определении потерь нефтепродуктов от «больших дыханий» резервуаров используют формулу Черникина - Валявского. При этом «однако» не учитывается, что объем вытесняемой в атмосферу паровоздушной смеси, как правило, превышает объем закачиваемой нефти (нефтепродукта). Соответствующий параметр - коэффициент превышения, - по экспериментальным данным, может принимать значения более 8. До недавнего времени не до конца были ясны даже причины этого явления, соответственно, эмпирические зависимости для расчета коэффициента превышения не учитывали всех влияющих факторов. Авторами статьи на основе уравнения Менделеева - Клапейрона в дифференциальной форме получено аналитическое выражение для вычисления среднего коэффициента превышения. Установлено, что данная величина зависит от молярной массы и температуры паровоздушной смеси в начале и конце закачки, а также от соотношения объемов газового пространства резервуара и закачиваемого продукта. Для анализа полученной зависимости был спланирован и проведен вычислительный эксперимент, предусматривающий изменение определяющих параметров в широком диапазоне. Расчеты выполнялись для нефти и бензина. По результатам 25 вычислительных «опытов» определено, что при операциях с бензином средний коэффициент превышения (за одну операцию заполнения резервуара) в исследованном диапазоне температур принимает значения от 1,029 до 1,678, а при операциях с нефтью - от 1,016 до 1,338, то есть, как правило, превышает погрешность инструментальных замеров потерь нефти (нефтепродуктов) от испарения. Математическое ожидание рассматриваемой величины при операциях с бензином составляет 1,26, с нефтью - 1,16. Таким образом, учет среднего коэффициента превышения при обработке результатов инструментальных измерений потерь углеводородов от испарений вследствие «больших дыханий» резервуаров является обязательным.

Currently, the Chernikin - Valyavsky formula is used in the experimental determination of petroleum product losses from “large breaths” of reservoirs. However, it does not take into account that the volume of air-vapor mixture displaced into the atmosphere usually exceeds the volume of pumped oil/petroleum product. The corresponding parameter, the excess ratio, according to the experimental data can have values of more than 8. Until recently, even the causes of this phenomenon were not completely clear, and thus, the empirical dependencies for calculating the excess ratio did not take into account all the influencing factors. Based on the Mendeleev-Clapeyron equation in differential form, the analytic expression to calculate the average excess ratio was obtained. It was found that this value depends on the molar mass and temperature of the air-vapor mixture at the beginning and the end of the injection, as well as on the ratio of the tank gas space volume and the injected product volume. To analyze the resulting dependency, a computational experiment involving changes in the defining parameters over a wide range was planned and conducted. The calculations were performed for oil and gasoline. According to the results of 25 computational experiments, it was determined that during operations with gasoline the average excess ratio (per one tank filling operation) in the investigated temperature range has values from 1.029 to 1.678, and during operations with oil - from 1.016 to 1.338; that generally exceeds the instrument error of oil/petroleum product losses from vaporization measurement. The mathematical expectation of the value in question during operations with gasoline is 1.26, it is 1.16 with oil. It is therefore mandatory to take into account the average excess ratio when processing the results of instrumental measurements of hydrocarbon losses from evaporation due to “large breaths” of reservoirs.