واجهة برمجة تطبيقات الجاذبية

إن كثافة معهد البترول الأمريكي ، أو كثافة API ، هي مقياس لمدى ثقل أو خفة سائل البترول مقارنة بالماء: إذا كانت كثافة API الخاصة به أكبر من 10، فهو أخف وزناً ويطفو على الماء؛ وإذا كانت أقل من 10، فهو أثقل وزناً ويغرق.

تُعدّ كثافة API مقياسًا عكسيًا لكثافة السوائل البترولية مقارنةً بكثافة الماء (وتُعرف أيضًا بالكثافة النوعية ). تُستخدم هذه الكثافة لمقارنة كثافات السوائل البترولية . على سبيل المثال، إذا كان أحد السوائل البترولية أقل كثافة من سائل آخر، فإن كثافة API له تكون أعلى. على الرغم من أن كثافة API كمية لا بُعدية من الناحية الرياضية (انظر الصيغة أدناه)، إلا أنها تُقاس بالدرجات. تُقاس كثافة API بالدرجات على جهاز قياس الكثافة . تتراوح قيم كثافة API لمعظم السوائل البترولية بين 10 و70 درجة.

في عام 1916، اعتمد المكتب الوطني الأمريكي للمعايير مقياس بوميه ، الذي طُوّر في فرنسا عام 1768، كمعيار أمريكي لقياس الكثافة النوعية للسوائل الأقل كثافة من الماء . وكشف تحقيق أجرته الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم عن أخطاء جسيمة في ضبط الملوحة ودرجة الحرارة، مما تسبب في اختلافات كبيرة في القيم المنشورة. فقد صُنعت مقاييس الكثافة في الولايات المتحدة ووُزعت على نطاق واسع بمعامل 141.5 بدلاً من معامل مقياس بوميه البالغ 140. وقد ترسخ هذا المقياس لدرجة أنه بحلول عام 1921، كان الحل الذي اتخذه معهد البترول الأمريكي هو ابتكار مقياس الكثافة API، معترفًا بالمقياس المستخدم فعليًا. ^{[ 1 ]}

الصيغة المستخدمة لحساب كثافة API من الكثافة النوعية (SG) هي:

${\displaystyle {\text{API gravity}}={\frac {141.5}{\text{SG}}}-131.5}$

وعلى العكس من ذلك، يمكن اشتقاق الكثافة النوعية لسوائل البترول من قيمة كثافة API الخاصة بها كما يلي:

${\displaystyle {\text{SG}}={\frac {141.5}{{\text{API gravity}}+131.5}}}$

وبالتالي، فإن الزيت الثقيل ذو الكثافة النوعية 1.0 (أي بنفس كثافة الماء النقي عند 60  درجة فهرنهايت) له كثافة API تبلغ:

${\displaystyle {\frac {141.5}{1.0}}-131.5=10.0^{\circ }{\text{API}}}$

في صناعة النفط، تُقاس كميات النفط الخام عادةً بالطن المتري . ويمكن حساب العدد التقريبي للبراميل لكل طن متري من النفط الخام بناءً على كثافته النوعية (API).

${\displaystyle {\text{براميل النفط الخام لكل طن متري}}={\frac {{\text{الكثافة API}}+131.5}{141.5\times 0.159}}}$

على سبيل المثال، يبلغ حجم الطن المتري من خام غرب تكساس الوسيط (39.6 درجة API) حوالي 7.6 برميل.

للحصول على كثافة API، يتم أولاً قياس الكثافة النوعية (أي الكثافة بالنسبة للماء) باستخدام مقياس الكثافة ، المفصل في ASTM D1298 أو باستخدام طريقة الأنبوب المتذبذب على شكل حرف U المفصلة في ASTM D4052.

تُفصّل جداول قياس البترول تعديلات الكثافة عند درجات حرارة مختلفة، وتصحيحات تمدد وانكماش زجاج الصودا والجير، وتصحيحات السطح الهلالي للزيوت المعتمة ، وتفاصيل الاستخدام المحددة في معيار ASTM D1250. ويتم تعريف الكثافة النوعية بالصيغة أدناه.

${\displaystyle {\mbox{SG oil}}={\frac {\rho _{\text{crudeoil}}}{\rho _{{\text{H}}_{2}{\text{O}}}}}}$

باستخدام الصيغة المذكورة في القسم السابق، يمكن حساب كثافة API بسهولة. عند تحويل كثافة الزيت إلى الكثافة النوعية باستخدام التعريف أعلاه، من المهم استخدام الكثافة الصحيحة للماء، وفقًا للشروط القياسية المستخدمة عند إجراء القياس. تبلغ الكثافة الرسمية للماء عند 60  درجة فهرنهايت (17 درجة مئوية) وفقًا لإصدار 2008 من معيار ASTM D1250، 999.016  كجم/م³ ^. [ ^{2 ] أما} قيمة عام 1980 فهي 999.012  كجم/م³ ^. [ ^{3 ] في} بعض الحالات، قد تكون الشروط القياسية 15  درجة مئوية (59  درجة فهرنهايت) وليست 60  درجة فهرنهايت (15.56  درجة مئوية)، وفي هذه الحالة، ستكون قيمة مختلفة لكثافة الماء مناسبة ( انظر الشروط القياسية لدرجة الحرارة والضغط ).

توجد مزايا للاختبار الميداني والتحويل المباشر للأحجام المقاسة إلى تصحيح الحجم. هذه الطريقة مفصلة في معيار ASTM D287. ^{​​[ 4 ]}

تُعدّ طريقة قياس الكثافة الهيدرومترية تقنيةً قياسيةً لقياس كثافة البترول ومشتقاته مباشرةً وفقًا لمعيار API. ^{[ 5 ]} تعتمد هذه الطريقة على مبدأ الطفو ، وتستخدم هيدرومترًا مُعايرًا خصيصًا لتحديد كثافة عينة سائلة وفقًا لمعيار API. ^{[ 6 ]}

يتضمن الإجراء عادةً الخطوات التالية:

1. تحضير العينة : يتم تسخين عينة البترول إلى درجة حرارة قياسية ، عادةً 60 درجة فهرنهايت (15.6 درجة مئوية)، لضمان اتساق القياسات عبر مختلف العينات والظروف. ^{[ 4 ]}
2. اختيار مقياس الكثافة : يتم اختيار مقياس الكثافة المناسب وفقًا لمعيار API بناءً على النطاق المتوقع للعينة. عادةً ما تتم معايرة هذه المقاييس لقراءة كثافة API مباشرةً. ^{[ 7 ]}
3. القياس : يُغمر مقياس الكثافة برفق في العينة الموجودة في وعاء أسطواني. ويُترك ليطفو بحرية حتى يصل إلى حالة التوازن. ^{[ 4 ]}
4. القراءة : تُقرأ كثافة API عند النقطة التي يتقاطع فيها سطح السائل مع مقياس الهيدرومتر. وللحصول على أقصى دقة، تُؤخذ القراءة من أسفل الهلالة التي يشكلها السائل على ساق الهيدرومتر. ^{[ 5 ]}
5. تصحيح درجة الحرارة : إذا لم يتم إجراء القياس عند درجة الحرارة القياسية، يتم تطبيق عامل تصحيح لضبط القراءة إلى القيمة المكافئة عند 60 درجة فهرنهايت. ^{[ 6 ]}

تُستخدم طريقة قياس الكثافة على نطاق واسع نظرًا لبساطتها وانخفاض تكلفتها. مع ذلك، فهي تتطلب حجم عينة كبيرًا نسبيًا، وقد لا تكون مناسبة للسوائل عالية اللزوجة أو المعتمة . ^{[ 7 ]} يُعدّ التنظيف السليم والتعامل الصحيح مع مقياس الكثافة أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الدقة، وبالنسبة للسوائل المتطايرة ، قد تكون هناك حاجة إلى احتياطات خاصة لمنع التبخر أثناء القياس. ^{[ 4 ]}

بشكل عام، يحظى النفط ذو الكثافة النوعية API بين 40 و45 درجة بأعلى الأسعار. أما النفط الذي تزيد كثافته عن 45 درجة، فتصبح سلاسله الجزيئية أقصر وأقل قيمة بالنسبة للمصافي. ^{[ 8 ]}

يتم تصنيف النفط الخام إلى خفيف أو متوسط ​​أو ثقيل وفقًا لكثافة API المقاسة.

• يتميز النفط الخام الخفيف بكثافة API أعلى من 31.1 درجة (أي أقل من 870  كجم/م ³ ).
• تتراوح كثافة الزيت المتوسط ​​بين 22.3 و 31.1 درجة API (أي من 870 إلى 920  كجم/م ³ ).
• يبلغ تصنيف API للنفط الخام الثقيل  أقل من 22.3 درجة (أي من 920 إلى 1000 كجم/م ³ ).
• يتميز الزيت الثقيل جداً بكثافة API أقل من 10.0 درجة (أي أكبر من 1000  كجم/م ³ ).

مع ذلك، لا تستخدم جميع الجهات نفس نظام التصنيف. ^{[ 9 ]} تستخدم هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية نطاقات مختلفة قليلاً. ^{[ 10 ]}

يُطلق على النفط الخام ذي الكثافة النوعية API الأقل من 10 درجات اسم النفط الثقيل جدًا أو البيتومين . ويبلغ سمك البيتومين المستخرج من رواسب الرمال النفطية في ألبرتا، كندا، حوالي 8 درجات API. ويمكن تخفيفه بالهيدروكربونات الأخف لإنتاج بيتومين مخفف ، بكثافة نوعية API أقل من 22.3 درجة، أو رفع كثافته النوعية API إلى ما بين 31 و33 درجة API ليصبح نفطًا خامًا اصطناعيًا . ^{[ 11 ]}

• تعليقات على مقياس تعديل الجاذبية في واجهة برمجة التطبيقات
• تعليمات استخدام مقياس كثافة السوائل الزجاجي المقاس بوحدة API