🎯 Назначение модели

Модель предназначена для прогнозирования реологических и физико-химических свойств смесей нефтей различного состава. Она позволяет рассчитать, какие характеристики будет иметь смесь двух нефтей из разных месторождений при заданном соотношении, и определить оптимальные режимы их совместной транспортировки и переработки.

Инструмент разработан в рамках магистерской диссертации по направлению «Нефтегазовое дело» по теме «Прогнозирование реологических свойств смесей нефти различного физико-химического состава».

🔬 Теоретические основы

1. Плотность смеси

Применяется правило аддитивности (линейное смешение):

где x₁, x₂ — массовые доли компонент, ρ₁, ρ₂ — плотности исходных нефтей.

2. Вязкость смеси (модель Refutas / Аррениуса)

Для вязкости используется логарифмическое правило смешения, физически обоснованное для углеводородных систем:

Это соответствует модели идеального смешения в логарифмической шкале, что подтверждено многочисленными лабораторными данными.

3. Температурная зависимость вязкости (уравнение Аррениуса)

По двум известным точкам (20°C и 50°C) находятся коэффициенты A и B:

Для смеси коэффициенты усредняются линейно: A_mix = x₁·A₁ + x₂·A₂. Это позволяет рассчитать вязкость при любой температуре от 0 до 100°C.

4. Компонентный состав

Содержание серы, парафинов, смол и асфальтенов рассчитывается по линейному правилу смешения:

5. Температура застывания (модель с синергией парафинов)

Для температуры застывания применяется эмпирическая модель, учитывающая синергетический эффект взаимодействия парафинов двух нефтей:

где k = 0.08 — коэффициент нелинейного взаимодействия (настраивается под лабораторные данные). Член x₁·x₂ создаёт характерный «горб» на кривой, что наблюдается в реальных смесях.

6. API Gravity

Пересчёт плотности в американскую шкалу (стандарт нефтегазовой отрасли):

где SG — относительная плотность (ρ/1000).

📥 Входные параметры

Для каждой нефти задаются 8 физико-химических показателей:

📊 Выходные данные

Модель рассчитывает и визуализирует:

• ✅ Плотность смеси при 20°C
• ✅ Вязкость при 20°C и 50°C
• ✅ Температурный профиль вязкости (0–100°C)
• ✅ Компонентный состав (сера, парафины, смолы, асфальтены)
• ✅ Температура застывания с учётом синергии парафинов
• ✅ API Gravity — классификация по шкале API
• ✅ Автоматический анализ совместимости (6 критериев)
• ✅ Оптимальное соотношение смеси по целевым показателям
• ✅ Тепловая карта вязкости (доля × температура)

🎯 Области применения

⚙️ Техническая реализация

Приложение разработано с использованием современного стека технологий:

• Backend: Python 3 + Flask
• Вычисления: NumPy, Pandas
• Визуализация: Matplotlib
• Frontend: HTML5, CSS3, JavaScript
• Production: Gunicorn + Nginx на Debian Linux