ASTM F3337-19
Стандартное руководство по измерению свойств и поведения выветрившихся фракций нефти

Стандартный №

ASTM F3337-19

Дата публикации

2019

Разместил

American Society for Testing and Materials (ASTM)

состояние

быть заменен

быть заменен

ASTM F3337-23

Последняя версия

ASTM F3337-25

сфера применения

Обзор стандарта и техническая база

ASTM F3337-19, «Руководство по измерению свойств и поведения выветренных нефтяных компонентов», было разработано Комитетом ASTM F20 по опасным материалам и реагированию на разливы нефти и опубликовано в марте 2019 года. Этот стандарт предоставляет стандартизированное решение для решения ключевых технических задач при прогнозировании экологического поведения разливов нефти. В связи с продолжающимся ростом глобальной морской транспортировки нефти, оценки воздействия разливов нефти на окружающую среду срочно требуют надежных данных, основанных на научных экспериментах.

Основная ценность этого стандарта заключается в создании воспроизводимого экспериментального метода испарения и выветривания нефти. Контролируя степень выветривания (свежая нефть, промежуточное выветривание и глубокое выветривание), систематически измеряются изменения физических и химических свойств нефти на каждой стадии. Эти данные напрямую используются в моделях прогнозирования поведения при разливах нефти, обеспечивая количественную основу для принятия решений по ликвидации чрезвычайных ситуаций. В частности, стандарт уделяет особое внимание важному влиянию репрезентативности выборки на точность данных, поскольку свойства сырой нефти значительно различаются в зависимости от происхождения и периода добычи.

---

Система методов испытаний на атмосферостойкость

В стандарте подробно описаны три основных метода испытаний на атмосферостойкость, каждый со своими собственными применимыми сценариями и техническими характеристиками:

Тип метода	Рабочая температура	Применимые нефтепродукты	Преимущества и характеристики	Ограничения
Метод испарения на пластине	Температура окружающей среды	Легкая и средняя сырая нефть	Ближе всего к процессу естественного испарения	Трудоемкий (10–14 дней)
Метод испарения на роторе	80°C	Различные нефтепродукты	Короткое время эксперимента и хорошая повторяемость	Высокие температуры могут приводить к образованию продуктов окисления
Метод пузырьковой струи	Контролируемая температура	Большая обработка образцов	Обрабатываемые объемы образцов в масштабе барабана	Требуется специализированное оборудование

Стандарт четко определяет конечную точку выветривания: когда потеря веса минимальна (обычно через 10-14 дней для легкой нефти), считается, что достигнута стадия глубокого выветривания. Экспериментальная температура должна контролироваться ниже 85°C, чтобы избежать образования продуктов окисления или пиролиза, которые могут повлиять на достоверность данных.

---

Технические характеристики для измерений ключевых свойств

Необходимые параметры

Стандарт требует измерения как минимум двух основных параметров: плотности и вязкости. Также рекомендуется анализ SARA (насыщенные, ароматические, коллоиды и асфальтены) и анализ с имитацией перегонки:

Измерения плотности выполняются в соответствии с ASTM D5002 с использованием цифрового плотномера при 15 °C. Данные о плотности напрямую влияют на распространение нефтяных разливов по поверхности воды и расчет скорости испарения.

Измерения вязкости выполняются с использованием соответствующего метода, основанного на диапазоне вязкости нефти: для значений ниже 50 000 мПа·с используется ротационный вискозиметр (ASTM D1824 или D7042); для значений выше этого значения требуется реометр с параллельными пластинами. Изменения вязкости напрямую отражают степень потери легких компонентов при выветривании.

Метод анализа SARA

Стандарт предусматривает два пути технологии анализа SARA:

• Метод осаждения: используйте н-пентан или н-гептан для осаждения асфальтенов (ASTM D6560), а оставшиеся компоненты разделяются на насыщенные углеводороды и ароматические углеводороды с помощью хроматографии
• Тонкослойная хроматография: используйте покрытые стержни для разделения компонентов и пламенно-ионизационный детектор для количественного определения, что требует поправки на потери от испарения

Технология имитированной перегонки

Данные о распределении точек кипения получают с помощью имитированной перегонки с газовой хроматографией (ASTM D6352, D7169). Эти данные являются ключевыми входными параметрами для моделей испарения нефтяных разливов.

---

Выборочная система параметров измерений

Параметры измерений	Стандартный метод	Технические характеристики	Значение данных для применения
Содержание серы	ASTM D4294	Метод рентгенофлуоресценции	Оценка воздействия на окружающую среду
Межфазное натяжение	ASTM D971	Метод кольца де Нуи или метод висячей капли	Прогнозирование поведения эмульгирования
Температура вспышки	ASTM D1310/D93	Выберите метод на основе вязкости	Оценка риска безопасности
Температура застывания	ASTM D97/D5853	Различные методы для нефтепродуктов и сырой нефти	Свойства текучести при низких температурах
Содержание воды	ASTM D4377	Титрование по Карлу Фишеру	Калибровка основных физических свойств

---

Испытания на определение характеристик поведения нефтепродуктов

Эмульсия Способность к образованию эмульсии

ASTM F3045 используется для оценки способности нефти образовывать эмульсию типа «нефть в воде». Индекс стабильности рассчитывается на основе реологических данных. Эмульгирующее поведение напрямую влияет на сложность сбора разливов нефти и продолжительность воздействия на окружающую среду.

Эффект химической дисперсии

Оцените эффективность диспергента с помощью теста в бутылке с вращающимся ротором (ASTM F2059) или теста в бутылке с перегородкой (ASTM F3251), предоставляя данные для выбора плана реагирования на чрезвычайные ситуации.

Адгезионные свойства

Измерьте тенденцию нефти к прилипанию к олеофильным поверхностям, что влияет на выбор и оценку эффективности оборудования для сбора.

---

Контроль качества и источники ошибок

Стандарт уделяет особое внимание требованиям контроля качества во время эксперимента:

• Чистота инструментов: Вся стеклянная посуда должна быть очищена дихлорметаном, водопроводной водой, чистой водой и ацетоном последовательно, чтобы избежать помех от остаточных загрязнений
• Контроль температуры: Эксперимент должен проводиться при постоянной температуре 15 °C, и все компоненты (испытательная вода, инструменты, комната для контроля температуры) должны достичь температурного равновесия
• Репрезентативность образцов: Образцы сырой нефти необходимо механически перемешивать в течение 2–4 часов перед использованием, а рабочие образцы необходимо встряхивать при температуре 15 °C в течение 30 минут
• Условия хранения: Образцы должны храниться в комнате с постоянной температурой 5 °C и уравновешиваться при температуре испытания в течение 1–2 часа перед использованием

Повторяемость измерения потери веса должна контролироваться в пределах 1%, чтобы обеспечить постоянство степени выветривания.

---

Применение данных и ввод данных в модель

Данные, полученные с помощью этого руководства, будут в основном использоваться в следующих аспектах:

1. Модель прогнозирования поведения разлива нефти: предоставление параметров физических свойств различных стадий выветривания для повышения точности прогнозирования модели
2. Принятие решений по реагированию на чрезвычайные ситуации: выбор наиболее эффективного метода восстановления и обработки в соответствии с характеристиками поведения нефти
3. Оценка воздействия на окружающую среду: оценка долгосрочного воздействия разливов нефти на морские экосистемы
4. Техническая поддержка НИОКР: предоставление базовых данных для разработки новых технологий очистки разливов нефти

Экспериментальные данные должны быть соотнесены с фактической температурой окружающей среды и шкалой времени для обеспечения точности полевого применения.

---

Рекомендации по внедрению и передовой опыт

Рекомендации по конфигурации лаборатории

Для внедрения этого руководства требуется следующее основное оборудование: цифровой плотномер, ротационный вискозиметр, газовый хроматограф, осциллятор с постоянной температурой и аналитические весы. Лаборатория должна иметь возможность поддерживать стандартную температуру испытаний 15 °C.

Требования к обучению персонала

Операторы должны быть знакомы с соответствующими методами испытаний ASTM, в частности с основными стандартами, такими как D5002 (плотность), D1824 (вязкость) и D6560 (асфальты). Рекомендуется специализированное обучение методам испытаний на атмосферостойкость.

Стандарты управления данными

Установите стандартизированные форматы регистрации и отчетности данных, включая информацию об образцах, условиях атмосферостойкости, результатах испытаний и данных контроля качества. Для управления данными рекомендуется использовать систему электронных лабораторных журналов (ELN).

Процедуры валидации метода

Валидация метода должна проводиться после его первоначального внедрения, включая проверку повторяемости и сравнительные эксперименты, для обеспечения межлабораторной согласованности данных. Рекомендуется участие в соответствующих мероприятиях по проверке квалификации.

---

Тенденции технологического развития

С развитием аналитических технологий стандарт может быть пересмотрен и улучшен в будущем в следующих аспектах:

• Внедрение высокопроизводительной экспериментальной технологии выветривания для повышения эффективности эксперимента
• Применение онлайн-аналитических технологий для обеспечения мониторинга процесса выветривания в реальном времени
• Интеграция аналитической технологии на молекулярном уровне для углубления понимания механизмов выветривания
• Глубокая интеграция цифровых моделей для достижения прямой связи между экспериментальными данными и прогностическими моделями

Как авторитетное руководство по измерению характеристик выветривания нефтепродуктов, ASTM F3337-19 оказывает важную техническую поддержку при реагировании на чрезвычайные ситуации с разливами нефти. Его научная и стандартизированная экспериментальная система методов продолжит играть ключевую роль в защите морской среды.

ASTM F3337-19 Ссылочный документ

• ASTM D1310  Стандартный метод определения температуры вспышки и температуры воспламенения жидкостей с помощью прибора с открытой крышкой
• ASTM D1824 Стандартный метод определения кажущейся вязкости пластизолей и органозолей при низких скоростях сдвига
• ASTM D4294 Стандартный метод определения серы в нефтепродуктах методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектроскопии
• ASTM D4377 Стандартный метод определения содержания воды в сырой нефти с помощью потенциометрического титрования по Карлу Фишеру
• ASTM D5002 Стандартный метод определения плотности и относительной плотности сырой нефти с помощью цифрового анализатора плотности
• ASTM D5853 Стандартный метод определения температуры застывания сырой нефти
• ASTM D5949  Стандартный метод определения температуры застывания нефтепродуктов (метод автоматической подачи импульсов давления)
• ASTM D6352 Стандартный метод определения распределения температур кипения нефтяных дистиллятов в диапазоне температур кипения от 174 до 700–176°С методом газовой хроматографии.
• ASTM D6450  Стандартный метод определения температуры вспышки с помощью тестера с непрерывно закрытым тиглем (CCCFP)
• ASTM D6560 Стандартный метод определения асфальтенов (нерастворимых в гептане) в сырой нефти и нефтепродуктах*， 2022-06-01 Обновление
• ASTM D7042 Стандартный метод испытания для определения динамической вязкости и плотности жидкостей с помощью вискозиметра Stabinger (и расчета кинематической вязкости)*， 2025-05-01 Обновление
• ASTM D7094 Стандартный метод определения температуры вспышки с помощью модифицированного прибора с постоянно закрытым тиглем (MCCCFP)*， 2025-04-01 Обновление
• ASTM D7169 Стандартный метод определения распределения температуры кипения проб с остатками, такими как сырая нефть, атмосферные и вакуумные остатки, с помощью высокотемпературной газовой хроматографии*， 2023-07-01 Обновление
• ASTM D93 Стандартные методы определения температуры вспышки с помощью тестера в закрытом тигле Пенски-Мартенса
• ASTM D97  Стандартный метод определения температуры застывания нефтепродуктов
• ASTM D971  Стандартный метод испытания межфазного натяжения масла и воды методом кольца
• ASTM F2059 Стандартный метод испытания эффективности дисперсантов для лабораторных разливов нефти с использованием вращающегося колбы*， 2025-09-01 Обновление
• ASTM F3045 Стандартный метод испытаний для оценки типа и вязкоупругой стабильности водно-нефтяных смесей, образующихся из сырой нефти и нефтепродуктов, смешанных с водой*， 2021-09-01 Обновление
• ASTM F3251 Стандартный метод испытаний эффективности лабораторных диспергаторов разливов нефти с использованием колбы с перегородками*， 2021-09-01 Обновление

ASTM F3337-19 История

• 2025 ASTM F3337-25 Стандартное руководство по проведению измерений свойств и поведения выветренных фракций нефти
• 2023 ASTM F3337-23 Стандартное руководство по измерению свойств и поведения выветрившихся фракций нефти
• 2019 ASTM F3337-19 Стандартное руководство по измерению свойств и поведения выветрившихся фракций нефти

стандарты и спецификации