RUS_ISO_10414_1_2001 Растворы на водной основе. Промышленность нефтяная и газовая. Полевые испытания буровых растворов. Часть Растворы на водной основе
 Скачать 0.63 Mb.
|
|
7.3.2.7 Когда образец достигает выбранной температуры испытаний, повышают давление верхнего источника давления до 4140 кПа (600 psi (фунт/дюйм 2 )) и открывают нижний клапан для начала фильтрации. Собирают фильтрат в течение 30 минут, поддерживая выбранную температуру с точностью ±3°С (±5°F). Если обратное избыточное давление поднимается во время испытаний выше 690 кПа (100 psi (фунт/дюйм 2 )), осторожно понижают давление путем выпуска части фильтрата. Регистрируют полный собранный объем, температуру, давление и время. 7.3.2.8 Корректируют объем фильтрата в соответствии с областью фильтрования 45,8 см 2 (7,1 дюйм 2 ). Например, если область фильтрования равна 22,6 см 2 (3,5 дюйм 2 ), удваивают включаемый в отчет объем фильтрата. 7.3.2.9 В конце испытания закрывают верхний и нижний клапаны камеры для буровой жидкости. Снимают давление на регуляторах. ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ. Давление в камере для буровой жидкости будет все еще приблизительно 4140 кПа (600 psi (фунт/дюйм 2 )). Чтобы избежать возможных серьезных повреждений держите камеру в вертикальном положении и охлаждайте ее до комнатной температуры, затем стравите давление в камере перед ее разборкой. 7.3.2.10 Удалите камеру из нагревательного кожуха, сначала убедившись, что донный и верхний клапаны плотно закрыты и все давление снято с регуляторов. Соблюдая чрезвычайную осторожность для сохранения фильтровальной бумаги устанавливают камеру вертикально, открывают клапан для стравливания давления из содержимого камеры и открывают ее. Сливают буровую жидкость, и извлекают отложения на фильтре. Промывают отложения на фильтровальной бумаге с помощью мягкого потока воды. 7.3.2.11 Измеряют и включают в отчет толщину отложений на фильтре, с точностью до миллиметра. 7.3.2.12 Хотя описание отложений на фильтре является субъективным, такие термины как твердый, мягкий, плотный, похожий на резину, прочный и т.д., могут дать важную информацию о свойствах отложений. 7.3.3 Методика для температур выше 150 °С (300°F) 7.3.3.1 Помещают термометр в гнездо в оболочке и предварительно нагревают до температуры на 6 °С (10°F) выше желательной температуры. Регулируют термостат для поддержания желательной температуры. ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 14 7.3.3.2 Перемешивают образец буровой жидкости в течение 10 минут высокоскоростным смесителем. Закрывают донный клапан и заливают образец буровой жидкости в камеру для буровой жидкости, стремясь не заполнить ее больше чем на 4 см (1,5 дюйма) от верха, чтобы была возможность расширения. Устанавливают подходящий фильтровальный материал (см. 7.3.1.2). ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ, Оборудование не всех производителей может быть использовано при температурах выше 150 °С (300°F). Незнание параметров используемого оборудования по давлению/температуре может привести к серьезным авариям. Испытания при высоких температурах и давлениях требуют дополнительных мер предосторожности. Все камеры для работы под давлением должны быть оборудованы ручным предохранительным клапаном. Нагревательный кожух должен быть снабжен как предохранителем от перегревания, так и термостатическим выключателем. Давление паров жидкой фазы буровых жидкостей приобретает все большее значение для конструкции камеры по мере повышения температур испытаний. Значения давления паров воды при различных температурах приведены в таблице 2. 7.3.3.3 Завершают сборку камеры и, при закрытых верхнем и нижнем клапанах, помещают ее в нагревательную оболочку. Устанавливают термометр в гнездо в камере для буровой жидкости. 7.3.3.4 Присоединяют сборную камеру высокого давления к нижнему клапану и закрепляют на месте. 7.3.3.5 Присоединяют регулируемый источник давления к верхнему клапану и сборной камере, и закрепляют на месте. 7.3.3.6 При закрытых верхнем и донном клапанах прилагают рекомендуемое обратное фильтрационное избыточное давление (см. таблицу 2) при температуре испытаний как к верху камеры, так и к низу. Открывают верхний клапан, прилагают такое же давление к буровой жидкости при ее нагревании. Поддерживают это давление до достижения и стабилизации температуры испытаний. 7.3.3.7 Когда температура образца достигает температуры испытаний, повышают давление давление сверху до величины на 3450 кПа (500 psi (фунт/дюйм 2 )) выше поддерживаемого обратного фильтрационного избыточного давления и открывают нижний клапан для начала фильтрации. Собирают фильтрат в течение 30 минут, поддерживая температуру испытаний с точностью ±3°С (±5°F) и необходимое обратное фильтрационное избыточное давление. Если обратное фильтрационное избыточное давление имеет тенденцию к повышению, оно может быть понижено осторожным стравливанием небольших количеств фильтрата. Образец в фильтровальной камере никогда не следует нагревать в течение общего периода времени более 1 часа. 7.3.3.8 После периода испытаний закрывают верхний и донный клапаны камеры под давлением и стравливают давление через регуляторы. Выжидают минимум 5 минут для охлаждения фильтрата в целях избежания его испарения, затем осторожно сливают и регистрируют его объем. Регистрируют также температуру, давление и время. Удостоверьтесь, что время достаточно для слива всего фильтрата из приемника. ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ. Давление внутри фильтровальной камеры может достигать 6500 кПа (950 psi (фунт/дюйм 2 )). Для исключения возможности серьезных аварий установите камеру вертикально и охладите до комнатной температуры, затем стравите давление из ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 15 камеры перед ее разборкой. 7.3.3.9 Корректируют объем фильтрата в соответствии с областью фильтрования 45,8 см 2 (7,1 дюйм 2 ). Например, если область фильтрования равна 22,6 см 2 (3,5 дюйм 2 ), удваивают включаемый в отчет объем фильтрата. 7.3.3.10 Удаляют камеру из нагревательного кожуха, сначала убедившись, что донный и верхний клапаны плотно закрыты и все давление сброшено через регуляторы. Соблюдая чрезвычайную осторожность для сохранения фильтровальной бумаги устанавливают камеру вертикально, открывают клапан для стравливания давления из содержимого камеры и открывают ее. Сливают буровую жидкость, и извлекают отложения на фильтре. Промывают отложения на фильтровальной бумаге с помощью мягкого потока воды. 7.3.3.11 Измеряют и включают в отчет толщину отложений на фильтре, с точностью до миллиметра. 7.3.3.12 Хотя описание отложений на фильтре является субъективным, такие термины как твердый, мягкий, плотный, похожий на резину, прочный и т.д., могут дать важную информацию о свойствах отложений. Таблица 2. Рекомендуемое минимальное обратное фильтрационное избыточное давление Температура испытаний Давление паров Минимальное обратное избыточное давление °C °F кПа psi (фунт/дюйм 2 кПа psi (фунт/дюйм 2 100 212 101 14,7 690 100 120 250 207 30 690 100 150 300 462 67 690 100 Предел “нормальных” полевых испытаний 175 350 932 135 1 104 160 200 400 1 704 247 1 898 275 230 450 2912 422 3 105 450 8 Содержание воды, нефти и твердых веществ 8.1 Основные принципы Прибор для ретортного анализа предоставляет средства для разделения и измерения объемов воды, нефти и твердых веществ, содержащихся в образце буровой жидкости на водной основе. Известный объем цельного образца буровой жидкости нагревают в реторте до испарения жидких компонент, которые затем конденсируются и собираются в градуированном приемнике. Объемы жидкостей определяются непосредственно путем снятия показаний объемов нефтяной и водной фаз в приемнике. Полный объем твердых веществ (в виде суспензии и растворенных) получают путем вычитания (полный объем образца минус объем жидкости). Для определения объема твердой фазы в виде суспензии необходимы расчеты, поскольку растворенные твердые вещества остаются в реторте. Относительные объемы твердых веществ фаз малой плотности и утяжелителя также могут быть рассчитаны. Знание концентрации твердых веществ и состава рассматривается как основные данные для контроля вязкости и фильтрации буровых растворов на водной основе. ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 16 8.2 Аппаратура 8.2.1 Ретортный прибор Обычно используются реторты двух размеров (10 мл и 20 мл). Технические условия на эти реторты приведены ниже. 8.2.1.1 Стандартная чашка Стандартная чашка для образца имеет размеры 10 мл (точность ± 0,05 мл) и 20 мл (точность ± 0,10 мл). ПРИМЕЧАНИЕ. У других изготовителей данного оборудования могут быть чашки других размеров. 8.2.1.2 Конденсатор жидкости, имеющий достаточную массу для охлаждения паров масла и воды ниже температуры испарения перед выходом из конденсатора. 8.2.1.3 Нагревательный элемент, имеющий достаточную мощность для повышения температуры образца выше точки испарения жидких компонент в течение 15 минут без выброса твердых веществ. 8.2.1.4 Устройство для контроля температуры (дополнительно), способное ограничивать температуру реторты до 500 °С ±40°С ( 930 °F ± 70°F). 8.2.2 Приемник жидкости (с обычными характеристиками), специально разработанная цилиндрическая стеклянная посуда с закругленным дном для облегчения очистки, и верхней частью в виде воронки для улавливания падающих капель, удовлетворяющая следующим техническим условиям: Полный объем 10 мл 20 мл 50 мл Точность (0 – 100%) ± 0,05 мл ± 0,05 мл ± 0,05 мл Частота градуировочных меток (0 – 100%) 0,10 мл 0,10 мл 0,10 мл Калибровка: Сохранять «ТС» при 20 °С (68 °F) Шкала: мл, см 3 или доля объема (в процентах) Материал: Прозрачный, инертный к нефти, воде и растворам соли при температурах до 32 °С (90 °F). Объем приемника должен быть проверен гравиметрически. Методика и расчеты представлены в приложении Н. 8.2.3 Тонкая спрессованная стальная стружка, не содержащая масла. «Стальная стружка для жидкости» или аналогичный продукт не должны использоваться для данного применения. 8.2.4 Высокотемпературная силиконовая смазка, для использования в качестве уплотнителя ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 17 резьбы и смазки. 8.2.5 Ершики для чистки труб. 8.2.6 Лопатка для шпатлевки или шпатель, форма лезвия которых соответствует внутренним размерам чашки для образца реторты. 8.2.7 Воронка Марша. 8.2.8 Противовспенивающий агент. 8.2.9 Штопор. 8.3 Методика 8.3.1 Удостоверьтесь, что чашка для образца реторты, канал конденсатора и приемник жидкости чистые, сухие и охлажденные после предыдущего применения. Внутренняя часть чашки для образца и крышка должны быть полностью очищены лопаткой для шпатлевки или шпателем перед каждым испытанием. Внутреннюю часть чашки необходимо периодически подвергать легкой полировке стальной стружкой. Канал конденсатора также следует очищать и просушивать с помощью ершика перед каждым испытанием. Наслоения материала в конденсаторе могут снизить эффективность конденсации и привести к ошибочным показаниям количества жидкости при испытаниях. ПРИМЕЧАНИЕ. Методика может немного варьироваться в зависимости от типа применяемой реторты. Полное описание методики смотрите в инструкции изготовителя. 8.3.2 Собирают репрезентативный образец буровой жидкости на водной основе и позволяют ему охладиться до приблизительно 26 °С (80 °F). Пропускают образец через сито с размерами ячеек 1,68 мм (0,066дюйма) (12 меш) на воронке Марша для удаления остатков материала, больших обрезков или мусора. 8.3.3 Если образец бурового раствора содержит газ или воздух, добавляют две или три капли противовспенивающего агента на приблизительно 300 мл буровой жидкости и медленно перемешивают в течение 2 – 3 минут для выделения газов. 8.3.4 Наносят на резьбу чашки для образца и трубки конденсатора небольшой слой силиконовой смазки. Это предотвращает выделение паров через резьбу и также облегчает разборку оборудования и его очистку в конце испытаний. 8.3.5 Слабо упаковывают кольцо стальной стружки в камеру над чашкой для образца. Количество стальной стружки должно быть достаточным для предотвращения проталкивания паром твердых тел в приемник для жидкости. ПРИМЕЧАНИЕ. Это определяется опытным путем. 8.3.6 Заполняют чашку для образца реторты дегазированной буровой жидкостью на водной основе, см. 8.3.3. По вопросу удаления воздуха или газа см. приложение D. 8.3.7 Тщательно устанавливают крышку на чашку для образца и позволяют образцу вытечь через отверстие в крышке, в целях обеспечения правильного объема образца в чашке. ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 18 8.3.8 При плотно установленной на место крышке стирают вытекший образец с чашки и крышки. Удостоверьтесь, что резьба чашки для образца остается покрытой смазкой после протирки, а отверстие в крышке не забито. 8.3.9 Навинчивают чашку реторты на камеру реторты с конденсатором. 8.3.10 Устанавливают чистый, сухой приемник жидкости под сливной трубкой конденсатора. 8.3.11 Нагревают реторту и наблюдают вытекание жидкости из конденсатора. Продолжают нагревание в течение 10 минут после сбора последнего конденсата. 8.3.12 Удаляют приемник для жидкости из под реторты. Следят, имеются или нет твердые вещества в восстановленной жидкости. Если это так, вся буровая жидкость выпаривается из чашки для образца и испытания должны быть повторены, начиная с пункта 8.3.6. 8.3.13 Считывают объемы воды и нефти в приемнике для жидкости после его охлаждения до комнатной температуры. Регистрируют объемы (или объемы в процентах) собранных воды и нефти. 8.3.14 Охлаждают реторту, удаляют сталь с помощью штопора и очищают чашку для образца лопаткой для шпатлевки или шпателем. 8.4 Расчет 8.4.1 Используя измеренные объемы нефти и воды и полный начальный объем образца буровой жидкости (10 мл или 20 мл), рассчитывают процентную фракцию по объему воды, нефти и всех твердых веществ в буровой жидкости. а) Объемная фракция воды: (9) где V W объемная фракция воды, выраженная в процентах от полного объема образца; V wa объем воды, в миллилитрах; V sa объем образца буровой жидкости, в миллилитрах. b) Объемная фракция нефти: (10) где ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 19 V O объемная фракция нефти, выраженная в процентах от полного объема образца; V oa объем нефти, в миллилитрах; V sa объем образца буровой жидкости, в миллилитрах. с) Объемная фракция твердых веществ в реторте, V S : (11) где V S – объемная фракция твердых веществ в реторте, выраженная в процентах от полного объема образца. ПРИМЕЧАНИЕ. Процент (объемная фракция) твердых веществ в реторте выше является разницей между водой плюс нефть, и полным объемом образца (10 мл или 20 мл). Эта разница включает как твердые вещества в виде суспензии (утяжелитель и низкоплотный), так и растворенные материалы (например соли). Эта процентная величина (объемная фракция) твердых веществ в реторте является суспензией только в том случае, когда буровая жидкость представляет собой необработанную буровую жидкость на пресной воде. 8.4.2 Для определения процентного содержания (объемной фракции) твердых веществ в виде суспензии и их соотношения с относительными объемами твердых фаз малой плотности и утяжелителя необходимы дополнительные расчеты. Для проведения этих расчетов требуются точные значения массы буровой жидкости и концентрации хлоридов. (12) где V SS – процентное содержание (объемная фракция) твердых веществ в виде суспензии; C S – концентрация хлоридов, в миллиграммах на литр. 8.4.3 Процентное содержание (объемная фракция) фаз малой плотности рассчитывается по уравнениям: (13) ρ 1 = 1 + 0,00000109 × C S (14) где V lg – процентное содержание (объемная фракция) фаз малой плотности, в миллиграммах на литр; ρ m - плотность буровой жидкости, в граммах на кубический сантиметр; ρ f - плотность фильтрата, в граммах на кубический сантиметр; ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 20 ρ b - плотность утяжелителя, в граммах на кубический сантиметр; ρ lg - плотность твердых фаз малой плотности, в граммах на кубический сантиметр; ρ О - плотность нефти, в граммах на кубический сантиметр (если она неизвестна, используют значение 0,8). ПРИМЕЧАНИЕ. Расчет плотности ρ f [уравнение (14)] основан на концентрации хлористого натрия. 8.4.4 Процентное содержание (объемная фракция) утяжелителя рассчитывается по уравнению: V b = V SS – V lg (15) где V b - процентное содержание (объемная фракция) утяжелителя. 8.4.5 Концентрация фаз малой плотности, утяжелителя и твердых веществ в виде суспензии может быть рассчитано по следующим уравнениям: c lg = 10 ρ lg ⋅ V lg (16) c b = 10 ρ b ⋅ V b (17) c ss = c lg + c b (18) где c lg - концентрация фаз малой плотности, в килограммах на кубический метр c b - концентрация утяжелителя, в килограммах на кубический метр; c ss = - концентрация суспензии твердых веществ, в килограммах на кубический метр. 9 Содержание песка 9.1 Основные принципы Содержание песка в буровой жидкости определяется как процентное содержание (объемная фракция) частиц с диаметром больше 74 мкм. Оно измеряется путем просеивания через сито. |