СТО Газпром 2-3.2-006-2005

  Главная      Учебники Газпром     

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

  

 

содержание   ..   140  141  142  143  144  145  146  147  148  149  ..

 

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО “ГАЗПРОМ”


 


 

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ


 

БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

РЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (ПЛАСТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ И ДИНАМИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ СДВИГА) НА РОТАЦИОННОМ ВИСКОЗИМЕТРЕ ВСН-3


 

СТО Газпром 2-3.2-006-2005


 

Издание официальное


 


 

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО “ГАЗПРОМ”


 

Общество с ограниченной ответственностью “ТюменНИИгипрогаз”


 

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


 

Москва 2005

Предисловие


 

  1. РАЗРАБОТАН


     

  2. ВНЕСЕН


     

  3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ


     

  4. ВВОДИТСЯ ВЗАМЕН

Обществом с ограниченной ответственностью «ТюменНИИгипрогаз»


 

Управлением по бурению газовых и газоконденсатных скважин Департамента по добыче газа, газового конденсата, нефти ОАО «Газпром»


 

Распоряжением ОАО «Газпром» от 12 апреля 2005 г. № 58


 

РД 00158758-06-98


 


 

© 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 3

  7. Требования к квалификации операторов 4

  8. Условия выполнения измерений 4

  9. Подготовка к выполнению измерений 4

  10. Выполнение измерений 4

  11. Обработка результатов измерений 5

  12. Оформление результатов измерений 8

  13. Контроль точности получаемых результатов измерений 9

    Приложение А (рекомендуемое). Форма записи результатов измерений 12

    Библиография 13

    Введение

    Методика выполнения измерений реологических параметров (пластической вязкости и динамического напряжения сдвига) на ротационном вискозиметре ВСН-3 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 № 72-223-2004).

    СТАНДАРТ ОТКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА

    “ГАЗПРОМ”


     

    image


     

    БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ.

    МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (ПЛАСТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ И ДИНАМИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ СДВИГА) НА РОТАЦИОННОМ ВИСКОЗИМЕТРЕ ВСН-3


     

    image

    Дата введения 2005-08-01


     

    1 Область применения

    Настоящий стандарт распространяется на буровые растворы и устанавливает методику выполнения измерений (МВИ) реологических параметров (пластической вязкости и динамического напряжения сдвига) на ротационном вискозиметре ВСН-3.

    Диапазон измерений:

    пластическая вязкость (), мПас ........................... от 1,0 до 40,0 включ.

    динамическое напряжение сдвига (о), дПа .......... от 0,5 до 150,0 включ.

    Примечание – В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р ИСО 5725-1 и единицы величин в соответствии с ГОСТ 8.417.

    1. 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


       

      image


       

      Издание официальное

      ГОСТ Р 8.563-96 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики 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

    2. Нормы погрешности измерений

      Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости и воспроизводимости методики при доверительной вероятности Р = 0,95 для определяемых параметров приведены в таблице 3.1.

      Таблица 3.1 – Диапазон измерений, показатели точности, повторяемости, воспроизводимости

      image


       

      Таблица 3.2 – Относительные пределы повторяемости, воспроизводимости, критический диапазон


       

      image

      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 определяемых параметров приведены в таблице 3.2.

    3. Метод измерений

      Метод измерения реологических параметров буровых растворов (пластической вязкости и динамического напряжения сдвига) основан на измерении сдвиговых напряжений в контролируемой среде, расположенной между вращающимися наружными цилиндром и измерительным элементом, связанным с цилиндрической пружиной кручения.

    4. Требования к средствам измерений, вспомогательному оборудованию, материалам

      1. Ротационный вискозиметр ВСН-3, обеспечивающий предел допускаемой погрешности 5 %, погрешность определения угла закручивания ± 0,5 градуса с пружинами: № 1 (константа 1,5 н/м2), № 2 (константа 3,0 н/м2), заводской номер 10 [1].

      2. Установка смесительная, обеспечивающая частоту вращения вала мешалки: 8000, 10000 и 12000 об/мин (например, «Воронеж–4» по ТУ 16-88 ИЖЕА.6921.00 ТУ [2]).

      3. Секундомер механический 2 класса точности, обеспечивающий предел допускаемой погрешности за 60 минут ± 1,8 с (например, СОС пр-2б-010 «АГАТ» по ТУ 25-184.003-90 [3]).

      4. Лабораторный термостат, обеспечивающий температуру термостатирования 20, 40, 50, 80, 100 оС, отклонение температуры от установленной ± 0,01 оС (например, ЛТН 01 М по ТУ 4321-101-00151696-97 [4]).

        Средства измерений должны иметь действующие свидетельства о поверке (калибровке) и клейма. Допускается применение других средств измерений с аналогичными или лучшими метрологическими характеристиками.

    5. 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.

    6. Требования к квалификации операторов

      Для выполнения измерений реологических параметров буровых растворов допускаются операторы, изучившие руководство по эксплуатации ротационного вискозиметра, настоящую методику выполнения измерений, прошедшие инструктаж и сдавшие экзамен по безопасности труда.

    7. Условия выполнения измерений

      При выполнении измерений соблюдают следующие условия:

      температура окружающего воздуха .............................. плюс (20±5) оС;

      относительная влажность воздуха ............................... (60±20) %;

      напряжение питающей сети ........................................ (220±22) В;

      частота питающей сети ................................................. (50,0±0,5) Гц.


       

    8. Подготовка к выполнению измерений

      1. В стакан смесительной установки помещают исследуемый раствор.

      2. Стакан (800 см3) закрепляют в смесительной установке и перемешивают раствор в течение 20-30 мин.

    9. Выполнение измерений

      1. В стакан вискозиметра ВСН-3 наливают исследуемую жидкость до риски и устанавливают его на телескопический столик, подключают термостат. Поднимают столик, устанавливают переключателем скорость вращения гильзы 600 об/мин, включают тумблер на приборе.

      2. При измерении пластической вязкости и динамического напряжения сдвига испытуемую жидкость перемешивают при скорости вращения () гильзы 600 об/мин с целью разрушения структуры, а затем снимают устойчивые показания углов закручивания шкалы прибора при 600, 400, 300 и 200 об/мин.

      3. За устойчивые показания углов закручивания шкалы принимают углы, величина которых при вращении гильзы в течение 3-5 мин не изменяется.

      4. Для i-го исследуемого бурового раствора проводят по два параллельных определе-

        ния пластической вязкости и динамического напряжения сдвига i1 и i2, 0i1 и 0i2, соответственно, согласно операциям 10.1 – 10.3, используя на каждое измерение отдельную пробу

        исследуемого раствора.

    10. Обработка результатов измерений

      1. Искомые величины пластической вязкости и динамического напряжения сдвига определяют по формулам (1 – 8).

        1. Для пружины № 2 при скорости 600 и 300 об/мин

           = 2 – 1; (1)

          0 = 3(1 – ); (2)

          при скорости 400 и 200 об/мин

          0 = 1,5(2 – 1); (3)

          0 = 31 – 2. (4)

        2. Для пружины № 1 при скорости 600 и 300 об/мин


         

        image

        image; (5)

        0 = 1,5(1 – 2); (6)

        при скорости 400 и 200 об/мин

         = 0,75(2 – 1); (7)

        0 = 1,51 – 2. (8)

        Результаты определения пластической вязкости и динамического напряжения сдвига

        i1 и i2, 0i1 и 0i2 заносят в журнал по форме таблицы А.1 (приложение А).

      2. Проверка приемлемости результатов параллельных определений пластической вязкости.

        1. Проводят проверку приемлемости результатов двух параллельных определений пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора, полученных в условии повторяемости.

        2. Вычисляют среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора по формуле

          image, (9)

          где i1, i2, – результаты двух параллельных определений пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора, мПас.

        3. Вычисляют относительное расхождение результатов двух параллельных определений пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора ri, %, по формуле


           

          image

          image

          image

          image , (10)


           

          где imax – максимальный результат определения пластической вязкости для i-го исследуемого бурового раствора, выбранный из i1 и i2 , мПас;

          imin – минимальный результат определения пластической вязкости для i-го исследуемого бурового раствора, выбранный из i1 и i2 , мПас.

          i

           

        4. 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 (9).

          i

           

        5. Если значение r для двух параллельных определений превышает значение отно-

          сительного предела повторяемости ri отн. (для n =2), указанного в таблице 3.2, измерения (включая подготовку к ним) повторяют и получают дополнительно еще два параллельных опреде-

          ления пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора.

          i

           

        6. Рассчитывают r

          как указано в 11.2.3 для четырех параллельных определений

          пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора.

          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 пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора, определяемое по формуле


           


           

          image

          image

          , (11)


           

          image


           

          где in – результат n-го параллельного определения пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора, мПас;

          N – количество параллельных определений (n = 1, … N).

        7. Если значение ri для четырех параллельных определений превышает значение критического диапазона СR0.95 (для n = 4), то окончательный результат рассчитывают как медиану четырех параллельных определений по формуле

image

image, (12)

где in – второй наименьший результат определения пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора, мПас;

i3 – третий наименьший результат определения пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора, мПас.

    1. Проверка приемлемости результатов параллельных определений динамического напряжения сдвига.

      1. Проводят проверку приемлемости результатов двух параллельных определений динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора, полученных в условии повторяемости.

      2. Вычисляют среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора по формуле


         

        image

        , (13)


         

        где 0i1, 0i2 – результаты двух параллельных определений динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора, дПа.

      3. Вычисляют относительное расхождение результатов двух параллельных опре-

        делений динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора ri, %, по формуле

        image

        image, (14)

        где 0imax – максимальный результат определения динамического напряжения сдвига, выбранный из 0i1 и 0i2;

        0imin – минимальный результат определения динамического напряжения сдвига, выбранный из 0i1 и 0i2.

        i

         

      4. Если значение r для двух параллельных определений не превышает значение

        относительного предела повторяемости ri отн. (для n = 2), указанного в таблице 2, то результаты параллельных определений признаются приемлемыми и за окончательный результат при-

        нимают среднее арифметическое значение, полученное по формуле (13).

        i

         

      5. Если значение r для двух параллельных определений превышает значение отно-

        сительного 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 динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора.

        i

         

      6. Рассчитывают r , как указано в 11.3.3, для четырех параллельных определений динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора.

        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 динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора, определяемое по формуле


         


         

        image

        image

        image

        , (15)


         

        image


         

        где 0in – результат n-го параллельного определения динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора, дПа;

        N – количество параллельных определений (n = 1, … N).

      7. Если значение ri для четырех параллельных определений превышает значение критического диапазона СR0.95 (для n = 4), то окончательный результат рассчитывают как медиану четырех параллельных определений согласно формуле

image

image, (16)

где 0i2 – второй наименьший результат определения динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора, дПа;

0i3 – третий наименьший результат определения динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора, дПа.


 

  1. Оформление результатов измерений

    1. Результат измерения пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора округляют до первого десятичного знака и представляют в виде

      image

      i, мПа·с, ± X, %; Р = 0,95; n=2 (n=4),

      image

      где X – границы допускаемой относительной погрешности измерений пластической вязкости бурового раствора, %, 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 пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора вычисляют по формуле (17) и округляют до первого десятичного знака.

      image

      image , (17)

      где i – результат измерений пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора, мПа·с;

      Δi – границы абсолютной погрешности измерений пластической вязкости i-го исследуемого бурового раствора, мПа·с.

    2. Результат измерения динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора округляют до десятых долей и представляют в виде

      image

      0i, дПа, ± X, %; Р = 0,95; n = 2 (n = 4),

      image

      где X – границы допускаемой относительной погрешности измерений динамического напряжения сдвига бурового раствора, %, приведенные в таблице 3.1;

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

      Примечание – В случае необходимости представления погрешности измерений в абсолютной форме значение абсолютной погрешности измерений динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора вычисляют по формуле (18) и округляют до десятых долей.

      image

      image, (18)

      где 0i – результат измерений динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора, дПа;

      Δi –границы абсолютной погрешности измерений динамического напряжения сдвига i-го исследуемого бурового раствора, дПа.


       

  2. 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 и после каждой калибровки ротационного вискозиметра ВСН-3. Образцами для контроля являются образцы буровых растворов.

        В условиях внутрилабораторной прецизионности (разные операторы) получают два результата измерений определяемых параметров (в соответствии с разделами 9, 10) – пер-

        вичный и повторный результаты (i1 и i2 или 0i1 и 0i2). Результаты заносят в соответствующую графу КК.

      2. Рассчитывают относительное расхождения между результатами измерений определяемых параметров Ri, %, по формулам (19, 20) и наносят на КК.


         

        image

        image

        image image, (19)


         

        2

         

      3. Параметры КК: а) cредняя линия CL= d


         

        image image image


         

        image


         

        image

        ;

         

         RX


         

        (20)

        в) пределы действия:

        2

         

        верхний UCL = D

        image

        ;

         

         RX

        нижний LCL – отсутствует. с) пределы предупреждения:

        image

        верхний UWL = D2(2)  RX;

        нижний LWL – отсутствует.

        image

        Значения показателей воспроизводимости – RX, указаны в таблице 3.1.

        Значения коэффициентов для расчета средней линии и пределов действия и предупреждения приведены в таблице 3.1.


         

        Таблица 13.1 – Коэффициенты для расчета средней линии, предела действия, пределов предупреждения


         

         


         

      4. Если очередная точка Ri находится внутри пределов 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 при-

чины в соответствии с разделом 7 ГОСТ Р 50779.42. Если устанавливают наличие особой причины, то управление процессом осуществляют в соответствии с ГОСТ Р 50779.42 (раздел 8).

Приложение А (рекомендуемое)


 

Форма записи результатов измерений


 

Таблица А.1 – Результаты измерений показателей пластической вязкости


 


 

 


 

Таблица А.2 – Результаты измерений показателей динамического напряжения сдвига


 


 

 

Библиография


 

[1]

Паспорт, технические описание

Вискозиметр ротационный ВСН-3. –
 

и инструкция по эксплуатации

Бакинский приборостроительный завод, –
   

1973. – 20 с.

[2]

Технические условия

Установка смесительная «Воронеж-4».
 

ТУ 16-88 ИЖЕА.6921.00 ТУ

Технические условия. – Воронеж, 2000. – 25 с.

[3]

Технические условия

Секундомеры механические.
 

ТУ 25-184.003-90

Технические условия. – Златоуст, 1990. – 32 с.

[4]

Технические условия

Термостаты лабораторные. –
 

ТУ 4321-101-00151696-97

С.-Петербург, 1997. – 25 с.


 

image


 

ОКС 17.060


 

Ключевые слова: Растворы буровые, ротационный вискозиметр ВСН-3, динамическое напряжение сдвига, пластическая вязкость, измерения, контроль точности


 

image


 


 

Корректор В.И. Кортикова

Компьютерная верстка Н.П. Архиповой


 

image


 

ИД № 01886. Подписано в печать 08.11.2005 г. Формат 60х84/8. Гарнитура “Ньютон”.

Усл. печ. л. 2,32. Уч.-изд. л. 1,9. Тираж 50 экз. Заказ 11.


 

image

ООО “ИРЦ Газпром” 117630, Москва, ул. Обручева, д. 27, корп. 2. Тел. (095) 719-64-75, факс (095) 411-58-30


 

Отпечатано в ЗАО “Издательский Дом Полиграфия”