БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЯ МЕХАНОДЕСТРУКЦИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ

СТО Газпром 2-3.2-027-2005

Издание официальное

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО “ГАЗПРОМ”

Общество с ограниченной ответственностью “ТюменНИИгипрогаз”

Общество с ограниченной ответственностью “Информационно-рекламный центр газовой промышленности”

Москва 2005

Предисловие

РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью “ТюменНИИгипрогаз”
ВНЕСЕН Управлением по бурению газовых и газоконденсатных скважин Департамента по добыче газа, газового конденсата, нефти ОАО “Газпром”
УТВЕРЖДЕН И Распоряжением ОАО “Газпром” от “12” апреля 2005 г. № 58 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 августа 2005 г.

4 ВЗАМЕН РД 00158758-27-98

 ОАО “Газпром”, 2005

 Разработка ООО “ТюменНИИгипрогаз”, 2004

 Оформление ООО “ИРЦ Газпром”, 2005

Распространение настоящего стандарта осуществляется в соответствии с действующим законодательством и с соблюдением правил, установленных ОАО “Газпром”

СОДЕРЖАНИЕ

Введение IV
1. Область применения 1
2. Нормативные ссылки 1
3. Нормы погрешности измерений 2
4. Метод измерений 3
5. Требования к средствам измерений, вспомогательному оборудованию,
  
  материалам 3
6. Требования безопасности 4
7. Требования к квалификации операторов 4
8. Условия выполнения измерений 4
9. Подготовка к выполнению измерений 4
10. Выполнение измерений 5
11. Обработка результатов измерений 6
12. Оформление результатов измерений 8
13. Контроль точности получаемых результатов измерений 8
  
  Приложение А (рекомендуемое). Форма записи результатов измерений 10
  
  Библиография 11
  
  ВВЕДЕНИЕ
  
  Методика выполнения измерений показателя механодеструкции водных растворов полимеров для буровых растворов разработана в соответствии с ГОСТ Р 8.563 и аттестована Государственным научным метрологическим центром Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии – ФГУП “Уральский научно-исследовательский институт метрологии” (свидетельство об аттестации № 93-223-2004).
  
  СТАНДАРТ ОТКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА “ГАЗПРОМ”
  
  БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЯ МЕХАНОДЕСТРУКЦИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ
  
  Дата введения 2005-08-01
  1. Область применения
    
    Настоящий стандарт распространяется на водные растворы полимеров и устанавливает методику выполнения измерений (МВИ) показателя механодеструкции в диапазоне от 0 до 1,00 отн. ед.
    
    Примечание – В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р ИСО 5725-1 и единицы величин в соответствии с ГОСТ 8.417.
  2. Нормативные ссылки
    
    В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 8.417-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Едини-
    
    цы величин
    
    ГОСТ 12.0.004-90 Система стандартов безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения
    
    ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность.
    
    Общие требования
    
    ГОСТ 12.1.019-79 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защит
    
    ГОСТ 12.4.009-83 Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание
    
    ГОСТ 183-74 Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, кол-
    
    бы, пробирки. Общие технические условия
    
    Издание официальное
    
    ГОСТ 2405-88 Манометры, вакуумметры, моновакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры. Общие технические условия
    
    ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия
    
    ГОСТ 12052-90 Насосы поршневые и плунжерные. Основные параметры и размеры ГОСТ Р 8.563-96 Государственная система обеспечения единства измерений. Мето-
    
    дики выполнения измерений
    
    ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения
    
    ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
    
    ГОСТ Р 50779.42-99 (ИСО 8258-91) Статистические методы. Контрольные карты Шухарта
  3. Нормы погрешности измерений
    
    Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости и воспроизводимости методики при доверительной вероятности Р = 0,95 для определяемого параметра приведены в таблице 3.1.
    
    Таблица 3.1 – Диапазон измерений, показатели точности, повторяемости, воспроизводимости
    
    Значения относительных пределов повторяемости (для двух результатов параллельных определений, n = 2) и показателя внутрилабораторной прецизионности (для двух результатов измерений, m = 2), критический диапазон (для четырех результатов параллельных определений, n = 4) при доверительной вероятности Р = 0,95 для определяемого параметра приведены в таблице 3.2.
    
    Таблица 3.2 – Относительные пределы повторяемости, воспроизводимости, критический диапазон
  4. Метод измерений
    
    Основой метода измерений показателя механодеструкции является изменение условной вязкости водных растворов полимеров под воздействием сдвиговых нагрузок.
  5. Требования к средствам измерений, вспомогательному оборудованию, материалам
    1. Установка исследования механодеструкции высокомолекулярных соединений УПМ-60 (в комплектации насос-дозатор НД 100/63 по ГОСТ 12052, электродвигатель по ГОСТ 183, манометр по ГОСТ 2405, узел деструкции с длиной трубки 85±0,5 мм, диаметром проходного отверстия 0,4±0,05 мм и рабочим давлением в узле деструкции 6±0,5 МПа) [1].
    2. Секундомер механический 2-го класса точности, обеспечивающий предел допускаемой погрешности за 60 мин ±1,8 с (например, СОС пр-2б-010 “АГАТ” по ТУ 25-184.003-90 [2]).
    3. Мензурка 1000 по ГОСТ 1770, цена деления 50 см3.
    4. Мешалка магнитная, обеспечивающая скорость перемешивания от 400 до 1200 об/мин (например, ММ–5 по ТУ 25-11.834-73 [3]).
    5. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
    6. Вискозиметр ВП-5 с диаметром проходного сечения трубки 5 мм и длиной трубки 100 мм, обеспечивающий время истечения 500 см3 дистиллированной воды из залитых 700 см3 при температуре (20±1)оС в пределах от 15 до 16 с по ТУ 25-04-1477-71 [4].
      
      Средства измерений должны иметь действующие свидетельства о поверке (калибровке) и клейма. Допускается применение других средств измерений с аналогичными или лучшими метрологическими характеристиками.
  6. Требования безопасности
    1. Требования электробезопасности при работе с электроустановками согласно ГОСТ 12.1.019.
    2. Помещение должно соответствовать правилам пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004, иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.
    3. Организация обучения операторов безопасности труда должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.0.004.
  7. Требования к квалификации операторов
    
    Для выполнения измерений показателя механодеструкции полимеров допускаются операторы, изучившие руководство по эксплуатации прибора УМП-60, настоящую методику выполнения измерений, прошедшие инструктаж и сдавшие экзамен по безопасности труда.
  8. Условия выполнения измерений
    
    При выполнении измерений соблюдают следующие условия:
    
    температура окружающего воздуха ............................................ плюс (20±5) оС;
    
    атмосферное давление ................................................................ от 84,0 до 106,7 кПа;
    
    относительная влажность воздуха ............................................. (60±20) %;
    
    напряжение питающей сети ...................................................... (220±22) В;
    
    частота питающей сети ............................................................... (50,0±0,5) %.
  9. Подготовка к выполнению измерений
    1. Готовят водный раствор исследуемого полимера в количестве не менее 2000 см3. Для этого в 2000 см3 дистиллированной воды растворяют такое количество полимера (определенное опытным путем), чтобы условная вязкость готового раствора была в пределах от 250 до 300 с. Раствор оставляют для набухания на 12 ч, периодически перемешивая на магнитной мешалке при скорости от 100 до 200 об/мин до полного растворения полимера.
    2. Производят измерение условной вязкости по вискозиметру ВП-5. Полученные результаты измерений заносят в журнал по форме таблицы А.1 (приложение А).
    3. Делят раствор полимера на две равные пробы (количество раствора каждой пробы не должно быть меньше 1000 см3).
    4. Проверяют работу установки УМП – 60, схема которой приведена на рисунке.
      
      9.4.1 В стакан узла деструкции наливают 1000 см3 дистиллированной воды, включают двигатель, промывают узел деструкции при давлении от 3 до 6 МПа в течение 10 мин.
      
      9.4.2. Убирают стакан с водой. Двигатель выключают лишь после полного стечения воды из узла деструкции.
  10. Выполнение измерений

10.1. Заливают первую пробу исследуемого раствора полимера в стакан узла деструкции 4 установки УМП-60. Включают двигатель 3, заполняют узел деструкции раствором полимера, устанавливают давление от 5 до 6 МПа в узле деструкции (изменяя длину хода плунжера насоса), выключают двигатель.

Включают двигатель 3, когда давление в узле деструкции 4 достигнет установленного, включают секундомер. По истечении 5 мин (времени одного цикла) выключают двигатель 3.

1 – рама; 2 – плунжерный насос; 3 – электродвигатель; 4 – узел деструкции

Рисунок 1 – Схема установки УМП-60

Примечание – Время одного цикла (5 мин) – это среднее время (установленное опытным путем), в течение которого прокачивается 1000 см3 водного раствора полимера (условной вязкостью от 250 до 300 с) через узел деструкции, при давлении от 5 до 6 МПа.
Проводят измерение ус-

ловной вязкости раствора в соответствии с 9.2.
Повторяют операции

10.1 – 10.3, последовательно изменяя время циркуляции раствора в соответствии с таблицей 10.1.

Результаты измерения условной вязкости записывают в журнал

по форме таблицы А.1 (приложение А).
После завершения измерений первой пробы раствора промывают установку последовательно водопроводной и дистиллированной водой согласно 9.4.1 в течение не менее 20 мин.

Таблица 10.1 – Зависимость времени циркуляции раствора от количества циклов
Проводят операции 10.1 – 10.5 со второй пробой раствора.

Результаты определения показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера Кмi1и Кмi2 заносят в журнал по форме таблицы А.2 (приложение А).

Обработка результатов измерений
1. Значения показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера Кмi, отн. ед., рассчитывают по формуле (1) и округляют до второго десятичного знака
  
  Кмi = , (1)
  
  0i
  
  где Т
  
  – начальное значение условной вязкости пробы раствора, с;
  
  Т24i – значение условной вязкости пробы после 24 циклов циркуляции через узел деструкции установки УМП-60, с.
2. Проводят проверку приемлемости результатов двух параллельных определений показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера, полученных в условиях повторяемости.
  1. Вычисляют среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера по формуле
    
    , (2)
    
    где К
    
    М i1
    
    и К
    
    М i2
    
    результаты двух параллельных определений показателя механодеструкции
    
    i-го исследуемого водного раствора полимера, отн. ед.
  2. Вычисляют относительное расхождение результатов двух параллельных определений показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера ri, %, по формуле
    
    , (3)
    
    где К
    
    Мi max
    - максимальный результат определяемого параметра для i-го исследуемого вод-
      
      ного раствора полимера, выбранный из КМi1 и КМi2, отн. ед;
      
      К
      
      Мi min
    - минимальный результат определяемого параметра для i-го исследуемого вод-
    ного раствора полимера, выбранный из КМi1 и КМi2, отн. ед.
    
    i
  3. Если значение r
    
    для двух параллельных определений не превышает значения
    
    относительного предела повторяемости ri отн. (для n = 2), указанного в таблице 3.2, то результаты параллельных определений признаются приемлемыми и за окончательный результат
    
    принимают среднее арифметическое значение, полученное по формуле (2).
    
    i
  4. Если значение r
    
    для двух параллельных определений превышает значение от-
    
    носительного предела повторяемости ri отн. (для n = 2), указанного в таблице 3.2, измерения (включая подготовку к ним) повторяют и получают дополнительно еще два параллельных
    
    определения показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера.
    
    i
  5. Рассчитывают r
    
    как указано в 11.2.2 для четырех параллельных определений
    
    показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера.
    
    i
    
    Если значение r для четырех параллельных определений не превышает значения кри-
    
    тического диапазона СR0.95 (для n = 4), указанного в таблице 3.2, то результаты параллельных определений признаются приемлемыми и за окончательный результат принимают среднее
    
    арифметическое значение четырех параллельных определений показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера, определяемое по формуле
    
    , (4)
    
    где KМin – результат n-го параллельного определения показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера, отн. ед;
    
    N – количество параллельных определений (n = 1, … N).
    
    i
  6. Если значение r
    
    для четырех параллельных определений превышает значение
    
    критического диапазона СR0.95 (для n = 4), то окончательный результат рассчитывают как медиану четырех параллельных определений согласно формуле
    
    , (5)
    
    где К
    
    Мi2
    - второй наименьший результат определения показателя механодеструкции i-го
      
      исследуемого водного раствора полимера, отн. ед;
      
      К
      
      Мi3
    - третий наименьший результат определения показателя механодеструкции i-го
    исследуемого водного раствора полимера, отн. ед.
Оформление результатов измерений

Результат измерений показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера округляют до первого десятичного знака и представляют в виде

КМi, отн. ед; ±  Х-, %; Р = 0,95; n = 2(n = 4),

где  Х– границы допускаемой относительной погрешности измерений показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера, %, приведенные в таблице 3.1;

Р – доверительная вероятность, с которой установлены границы допускаемой относительной погрешности измерений определяемого параметра.

П р и м е ч а н и е – В случае необходимости представления погрешности измерений в абсолютной форме значение абсолютной погрешности измерений показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера вычисляют по формуле (6) и округляют до первого десятичного знака

, (6)

Мi

где К

– результат измерений показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора

полимера, отн. ед;

i – границы абсолютной погрешности измерений показателя механодеструкции i-го исследуемого водного раствора полимера, отн. ед.
Контроль точности получаемых результатов измерений
1. Контроль прецизионности результатов измерений осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 6).
2. Контроль стабильности показателя внутрилабораторной прецизионности проводят с использованием контрольных карт (КК) Шухарта по ГОСТ Р 50779.42.
3. Контроль стабильности показателя внутрилабораторной прецизионности результатов измерений проводят в следующей последовательности.
  1. Периодичность контроля – не реже одного раза в год. Образцами для контроля являются образцы водных растворов полимеров.
    
    В условиях внутрилабораторной прецизионности (разные операторы) получают два результата измерений определяемого параметра (в соответствии с разделами 9, 10) – первичный
    
    и повторный результаты (К
    
    и К ). Результаты заносят в соответствующую графу КК.
    
    Мi1
    
    Мi2
  2. Рассчитывают относительное расхождение между результатами измерений оп-
    
    i
    
    ределяемого параметра R , %, по формуле (7) и наносят на КК:
    
    . (7)
    
    2
  3. Параметры КК: а) средняя линия CL= d в) пределы действия:
    
     R –X ;
    
    2
    - верхний UCL = D
      
       R–X ;
    - нижний LCL – отсутствует; с) пределы предупреждения:
    - верхний UWL = D2(2)  R–X ;
    - нижний LWL – отсутствует.
      
      Значение показателя воспроизводимости – R–X , указано в таблице 3.1.
      
      Значения коэффициентов для расчета средней линии и пределов действия и предупреждения приведены в таблице 13.1.
      
      Таблица 13.1 – Коэффициенты для расчета средней линии, предела действия,
      
      пределов предупреждения
  4. Если очередная точка Ri находится внутри предела предупреждения, то внутрилабораторную прецизионность результатов анализа признают удовлетворительной.
  5. Если очередная точка Ri попадает за границу предела действия, то это служит предупреждением о выходе процесса анализа из состояния статистической управляемости.
    
    В этом случае качество внутрилабораторной прецизионности признают неудовлетворительным, процесс анализа приостанавливают, выясняют и устраняют причины появления неудовлетворительных результатов контроля.
    
    i
  6. Если очередная точка R попадает между пределом предупреждения и пределом действия, то контрольную процедуру повторяют. При повторном появлении указанной ситуации процесс анализа приостанавливают, выясняют и устраняют причины появления неудовлетворительных результатов контроля.
    
    i
  7. После нанесения очередной точки R проверяют структуру КК на особые причины в соответствии с ГОСТ Р 50779.42 (раздел 7). Если устанавливают наличие особой причины, то управление процессом осуществляют в соответствии с ГОСТ Р 50779.42 (раздел 8).