ПНСТ 583-2021 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Качественные характеристики химикатов

        ПНСТ 583-2021

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Нефтяная и газовая промышленность

СИСТЕМЫ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ

Качественные характеристики химикатов

Petroleum and natural gas industry. Subsea production systems. Qualitative characteristics of chemicals

ОКС 75.020

Срок действия с 2022-06-01

до 2025-06-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Газпром 335" (ООО "Газпром 335")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 023 "Нефтяная и газовая промышленность"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2021 г. N 61-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: [email protected] и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112, г.Москва, Пресненская набережная, д.10, стр.2.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Введение

Создание и развитие отечественных технологий и техники для освоения шельфовых нефтегазовых месторождений должно быть обеспечено современными стандартами, устанавливающими требования к проектированию, строительству и эксплуатации систем подводной добычи. Для решения данной задачи Министерством промышленности и торговли Российской Федерации и Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии реализуется "Программа по обеспечению нормативной документацией создания отечественной системы подводной добычи для освоения морских нефтегазовых месторождений". В объеме работ программы предусмотрена разработка национальных и предварительных национальных стандартов, областью применения которых являются системы подводной добычи углеводородов.

Целью разработки настоящего стандарта является установление единых правил и общих требований к изготовлению, испытаниям и поставке химикатов (химических реагентов) для систем подводной добычи углеводородов.

1 Область применения

1.1 В настоящем документе определены и конкретизированы основные характеристики и свойства химикатов (далее - химические реагенты, реагенты), предназначенных для использования в системах подводной добычи углеводородов.

Примечание - Терминологическая статья "химические реагенты" установлена в 3.1.

1.2 Настоящий стандарт предназначен для использования поставщиками в целях обеспечения качества поставляемых химических реагентов и соответствия заданным параметрам системы подводной добычи.

1.3 Поставщик несет ответственность за качество и соответствие заданным свойствам поставляемых химических реагентов, а также за безопасность их использования. С этой целью в настоящем стандарте определена существенная информация, которую могут предоставить только разработчики и операторы систем подводной добычи, но без которой поставщик не может обеспечить качество и безопасность реагента в полном объеме. В соответствии с требованиями настоящего стандарта ответственность за получение этой информации возлагается на поставщика.

1.4 Требования к эксплуатационным характеристикам и технологической эффективности химических реагентов, используемых в процессах подводной добычи, не устанавливаются настоящим стандартом.

1.5 Химическая совместимость реагентов при соответствующих концентрациях их применения также выходит за рамки настоящего стандарта, как и влияние любой несовместимости на эксплуатационные характеристики и технологическую эффективность.

1.6 В настоящем стандарте не рассматривается влияние использования реагентов на здоровье и безопасность человека и окружающей среды, а также на материалы, с которыми они взаимодействуют.

Примечание - При использовании реагентов, способных к разрушению материалов, используемых в СПД, требуется проведение дополнительных испытаний для оценки безопасности применения таких реагентов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 33 Нефть и нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической и динамической вязкости

ГОСТ 32327 Нефтепродукты. Определение кислотного числа потенциометрическим титрованием

ГОСТ 33452 Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Определение вязкости жидкостей

ГОСТ ISO 3771 Нефтепродукты. Определение щелочного числа методом потенциометрического титрования хлорной кислотой

ГОСТ Р 51069 Нефть и нефтепродукты. Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром

ГОСТ Р 59304 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 59304, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.2

3.3 параметр системы: Показатель, количественно определяющий свойства элементов той физической системы, в которой происходит моделируемый процесс.

Примечание - Примерами параметров систем подводной добычи являются температура, давление, концентрация химического реагента или интенсивность добычи нефти.

3.4 рабочий диапазон системы подводной добычи (рабочий диапазон): Набор параметров, определяющих режимы эксплуатации.

3.5 барьерная жидкость (буферная): Жидкость, подаваемая в системах подводной добычи в качестве промежуточной, для обеспечения физического разделения между используемой жидкостью и жидкостью, предназначенной для ее замены.

3.6 система дозирования химических реагентов: Материально-технические средства, закачивающие реагент в добываемые или закачиваемые жидкости.

3.7 промывочный раствор: Жидкость, которая находится в трубопроводах во время поставки оборудования для систем подводной добычи.

Примечание - Эта жидкость может быть рабочей жидкостью. В любом другом случае промывочный раствор должен быть заменен рабочей жидкостью после установки оборудования.

3.8 жидкостный трубопровод: Стальная труба или термопластичный шланг, используемый в шлангокабеле, перемычке, жестких трубопроводах и т.д., для передачи жидкостей, используемых или производимых в системах подводной добычи.

3.9 замена жидкости: Полное (100%) замещение объема одной рабочей жидкости, находящейся в полости (оборудования, узла, трубопровода и т.п.), объемом другой жидкости.

3.10 стабильность жидкости: Состояние жидкости, при котором она не подвержена химическому разложению, т.е. характеристики жидкости (химические, физические, микробиологические) остаются неизменными стечением времени или в результате воздействия окружающей среды (ультрафиолетовое излучение, повышенная температура и т.д.).

3.11 гидрат метана (гидрат): Супрамолекулярное соединение метана с водой, устойчивое при низких температурах и повышенных давлениях.

3.12 гидравлический анализ: Детальное изучение продуктивности систем подводной добычи на основе расчета изменения давления в системе закачки химических веществ в зависимости от скорости закачки реагентов относительно проектного давления в системе для того, чтобы оценить, безопасна ли работа системы в различных режимах работы и приемлема ли она сточки зрения эксплуатации.

3.13 высокое давление: Давление более 69 МПа.

3.14 высокая температура: Температура более 150°С.

4 Сокращения

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

НКТ - насосно-компрессорные трубы;

ОКЧ - общее кислотное число;

ОЩЧ - общее щелочное число;

СПД - система подводной добычи;

Cl (corrosion inhibitor) - ингибитор коррозии;

CITHP (closed in tubing head pressure) - статическое давление на головке НКТ;

DSC (differential scanning calorimetry) - дифференциальная сканирующая калориметрия;

HP (high pressure) - высокое давление;

HT (high temperature) - высокая температура;

IRCD (injection rate control device) - устройство контроля за расходом нагнетаемых химических реагентов;

ISO (International organization forstandardization) - Международная организация по стандартизации;

LDHI (low dosage hydrate inhibitor) - ингибитор гидратообразования низкой дозировки, например, кинетический ингибитор гидратообразования или агломерат;

MAWP (maximum allowable working pressure) - максимальное допустимое рабочее давление;

SDS (safety data sheet) - паспорт безопасности материалов;

NRV (non return valve) - обратный клапан;

OIW (oil in water) - масло в воде;

PVT (pressure volume temperature) - камера постоянного объема.

5 Общие положения

5.1 Реагенты должны отвечать требованиям по безопасности, эффективности, экономичности и экологичности. Они могут быть изготовлены на водной, углеводородной основах или на их комбинациях и, при необходимости обеспечения требований проекта, обладать иным составом.

5.2 Требования к реагентам определяют исходя из вида добываемого флюида. Добываемые флюиды могут состоять из комбинаций разных типов нефти, конденсата, газа и воды - от бессолевого конденсата до пластовой воды, содержащей соли в концентрации, близкой к насыщенному раствору.

5.3 К типовым реагентам относятся:

а) ингибиторы отложений;

б) ингибиторы коррозии;

в) ингибиторы гидратообразования, в том числе:

1) метанол,

2) этиленгликоль/моноэтиленгликоль/MEG,

3) промышленные денатурированные спирты/этанол,

4) слабодозируемый ингибитор (LDHI);

г) ингибиторы отложений парафинов/депрессорные присадки;

д) ингибиторы асфальтена и диспергенты;

е) реагенты для снижения гидравлических потерь;

ж) биоциды;

и) поглотители сероводорода;

к) деэмульгаторы;

л) реагенты комплексного действия.

5.4 При планировании проектов для СПД и проверке реагента, используемого в СПД, должны быть учтены все необходимые критерии оценки, а также предусмотрено время, необходимое для проведения испытаний.

5.5 В СПД следует использовать только те реагенты, которые прошли проверку в соответствии с настоящим стандартом. Кроме того, жидкости, используемые для операций по установке, вводу в эксплуатацию и замене реагентов, подлежат проверке в соответствии с требованиями настоящего документа.

6 Описание применения химических реагентов в СПД

6.1 Поставщик реагента перед началом изготовления должен иметь в распоряжении полный набор параметров, определяющих рабочий диапазон, в котором будет использоваться поставляемый реагент. Минимальный необходимый перечень параметров указан в таблице 1.

Таблица 1 - Параметры рабочего диапазона систем подводной добычи

6.2 Диапазон свойств реагентов, рассматриваемых в настоящем стандарте, относится к установке, вводу в эксплуатацию и эксплуатации СПД.

6.3 Свойства реагентов и связанные с ними параметры, рассматриваемые в разделе 7, представляют собой минимальное требование и должны проверяться в каждом случае поставки реагентов.

6.4 Требования в отношении других свойств, которые могут иметь отношение к некоторым СПД, см. в [1]*, приложение А.

7 Параметры химических реагентов в СПД

7.1 Общие сведения

В 7.2-7.12 приведен минимальный набор параметров, необходимых для верификации химического реагента при производстве и внедрении в СПД.

7.2 Вязкость

7.2.1 Измерения вязкости при комбинациях температур/давлений проводят для определения возможности введения реагента с требуемым расходом. Рабочий диапазон СПД определяет границы условий, выбранных для измерения вязкости.

Примечания

1 Данные о вязкости необходимы для определения способности системы дозирования химических реагентов обеспечивать требуемую объемную скорость или же определения, позволит ли вязкость реагента использовать его в существующей системе дозирования химических реагентов. Вязкость реагента будет меняться в зависимости от температуры и давления.

2 Вязкость реагентов на основе углеводородов, как правило, в наибольшей степени зависит от давления. Однако реагенты на основе воды/гликоля также могут демонстрировать значительную взаимозависимость. В дополнение к этому некоторые реагенты имеют неньютоновское поведение, при котором вязкость изменяется в зависимости от скорости сдвига.

7.2.2 Измерение вязкости проводят с использованием метода в соответствии с ГОСТ 33 или иным руководящим документом, выбранным поставщиком. Метод определения вязкости и соответствующий ему стандарт должны быть указаны в протоколе с результатами измерения вязкости. Если оператор СПД не удовлетворен полученными результатами, то вязкость реагента следует измерять с помощью одного из следующих приборов:

- капиллярного вискозиметра;

- вискозиметрической воронки;

- ротационного вискозиметра;

- вискозиметр со скользящим шариком;

- использования вискозиметра путем протягивания шарика.

7.2.3 Измерение вязкости при повышенных температуре и давлении должно производиться в соответствии с ГОСТ 33452.

Примечание - Рекомендуется проводить по крайней мере два измерения для каждого набора условий.

7.2.4 Измеренные показатели вязкости должны удовлетворять требованиям рабочего диапазона СПД.

7.3 Плотность

7.3.1 Данные о плотности необходимы для гидравлического анализа промысловой системы дозирования химических реагентов. Измерения плотности при комбинациях температур/давлений, соответствующих рабочему диапазону СПД, проводят для определения возможности дозирования химического реагента с требуемым расходом.

7.3.2 Метод определения плотности и соответствующий ему стандарт должны быть указаны в протоколе с результатами измерения плотности.

7.3.3 ГОСТ Р 51069 используют для определения плотности в качестве стандарта по умолчанию, если не указаны иные стандарты.

7.3.4 Измеренные значения плотности согласовывают с рабочим диапазоном СПД, чтобы продемонстрировать, что конкретный реагент может быть закачан с требуемой объемной скоростью (скоростями).

7.4 Тип растворителя

7.4.1 Классификацию типа растворителя используют в качестве основы для выбора совместимых промывочных жидкостей и оценки последствий смешивания с растворителями, используемыми для установки, ввода в эксплуатацию и промывки, например, для оценки вероятности образования эмульсии. Для целей настоящего стандарта тип растворителя классифицируют следующим образом:

- на водной основе (базовый растворитель полностью растворяется в воде);

- на углеводородной основе полностью смешиваемый (базовый растворитель полностью смешивается в углеводородных жидкостях, таких как дизельное топливо или керосин);

- на углеводородной основе частично смешиваемый (базовый растворитель полностью смешивается в ограниченном количестве углеводородных жидкостей, таких, как дизельное топливо или керосин);

- промежуточный (базовый растворитель смешивается с водой и углеводородными жидкостями, такими как дизельное топливо или керосин).

Примечание - Приведенная выше классификация не учитывает возможность выпадения осадков или разделения компонентов, входящих в состав реагентов. Потенциальные осадки или сепарации должны оцениваться с использованием процедур, представленных в 7.8 и 7.9.

7.4.2 Для оценки совместимости жидкостей определяют показатель pH для реагентов на водной основе. Данные о pH могут быть использованы для оценки возможных проблем химической совместимости с материалами и, например, потенциала реакционной опасности, стабильности эмульсии и т.д.

7.4.3 Если требуется определение pH - целесообразно применять метод, указанный в [2].

7.4.4 При проведении исследования используют pH-метр со стеклянным электродом с диапазоном измерения от 0 до 14 pH ед., градуированный по 0,05 pH ед.

7.4.5 Данные о pH реагентов при температурах, соответствующих температурам рабочего диапазона СПД, должны быть отражены в протоколах.

7.4.6 В тех случаях, когда реагенты содержат растворители, отличные от воды, измерение pH не проводится.

7.4.7 Реагенты на основе углеводородов могут содержать кислотные или щелочные компоненты. В таких случаях проводят измерение показателей ОКЧ и ОЩЧ, которые представляют собой количество кислотных и щелочных компонентов соответственно.

7.4.8 ОКЧ определяется в соответствии со стандартом ГОСТ 32327.

7.4.9 ОЩЧ определяется в соответствии со стандартом ГОСТ ISO 3771.

7.4.10 Данные по ОКЧ или ОЩЧ, полученные из реагентов, сравнивают с данными, полученными из рабочего диапазона СПД, для оценки возможных проблем химической совместимости с материалами и/или химической совместимости, например, потенциала реакционной опасности, стабильности эмульсии.

7.5 Твердые частицы

7.5.1 Содержание твердых частиц должно быть определено и отражено в протоколах в отношении любого поставляемого для производства реагента, т.к. они могут привести к образованию твердых отложений на внутренней поверхности трубопроводов и устройств с последующим уменьшением проходного сечения отверстий и/или неправильной работе СПД.

7.5.2 Для определения содержания твердых частиц в реагенте см. [3].

7.5.3 Если реагент был изготовлен с заданным содержанием твердых частиц, то для проверки производственного процесса используется та же процедура.

7.5.4 Код загрязнения, полученный из [3] для реагента, должен быть согласован с рабочим диапазоном СПД, чтобы гарантировать, что реагент не приведет к образованию отложений и ограничению в работе СПД.

7.6 Температурная стабильность

7.6.1 Стабильность реагента оценивают в интервале температур, который соответствует рабочему диапазону СПД.

7.6.2 Оценку проводят по значениям температур с учетом:

- транспортирования;

- дневных/ночных колебаний;

- географического расположения;

- хранения;

- подводного применения;

- глубинного закачивания в скважину.

7.6.3 Оцениваемые температуры должны также учитывать вероятную продолжительность воздействия определенной температуры, связанной с нормальными условиями эксплуатации и отключением СПД.

7.6.4 Требования к емкости для проведения испытания:

- изготовлена из стекла, с завинчивающейся крышкой, но во всех случаях материал емкости должен быть подтвержден как инертный по отношению к реагенту;

Примечание - Если реагент вступает в контакт со стеклом, используется сосуд из альтернативного материала (инертный в отношении реагента).

- имеет такие размеры, что при вводе объема пробы реагента свободное пространство над продуктом в испытательном сосуде составляет не менее 10% и не более 20% от объема испытательного сосуда для сведения к минимуму эффекта испарения растворителя;

- во всех случаях обеспечивает визуальное наблюдение за реагентом во время испытания.

7.6.5 Для проверки на наличие остатков или отложений по окончании испытания следует протирать внутреннюю поверхность сосуда ватной палочкой.

Примечание - Мазок необходимо проводить сразу после опустошения емкости, чтобы не допустить существенного изменения температуры остатков.

7.6.6 Объем пробы для испытания должен составлять не менее 100 мл и не более 300 мл.

7.6.7 При визуальном осмотре пробы для испытания используют яркий свет.

7.6.8 Пробу для испытания сравнивают с эталонной пробой реагента.

7.6.9 Визуальные наблюдения проводят и регистрируют в начале и в конце испытания, а также, по возможности, периодически входе испытания.

Примечание - Рекомендуется использовать фотографии для фиксации состояния пробы для испытания.

7.6.10 Пробы разделенных фаз, отложений и осадков необходимо отделить друг от друга и хранить для дальнейшего определения характеристик.

Примечание - Такие пробы могут быть использованы для определения подходящих растворителей, применяемых для очистки системы дозирования химических реагентов СПД или для определения характеристик причины любой нестабильности реагента.

7.6.11 Для испытаний при низкой и средней температурах действуют следующие правила:

- емкости следует использовать для испытаний при низких и средних температурах. Пригодность емкости для испытания при определенной температуре должна быть уточнена у поставщика;

- продолжительность испытаний - не менее трех месяцев, для обеспечения протекания самой медленной химической реакции при низкой температуре;

Примечание - Рекомендуется использовать испытательные периоды более трех месяцев, если это позволяют специфические условия эксплуатации СПД.

- нижний предел испытываемого - не менее чем на 3°С ниже самой низкой зарегистрированной или расчетной рабочей температуры СПД.

7.6.12 Верхний предел испытываемого диапазона должен быть не менее чем на 10°С выше расчетной рабочей температуры СПД.

7.6.13 Необходимо проводить испытание реагента на воздействие изменения температуры с измерением ее значений. Например, любое повышение температуры от значений температуры окружающей морской среды до температуры введения реагента в устье скважины непосредственно перед закачкой в добываемые флюиды. Оценка должна моделировать темпы повышения значений температуры, характерные для конкретной области применения реагента.

7.6.14 В случае если на реагент при транспортировке действуют температуры, выходящие за пределы рабочего диапазона температур эксплуатации, требуется проводить испытание, имитирующее условия транспортировки и хранения.

7.6.15 Реагент считается стабильным, когда в процессе испытаний:

- не образуются осадки/шлам;

- не происходит разделение фаз большого объема;

- не происходит затвердевание;

- на испытательном сосуде не образуются отложения или липкие остатки;

- вязкость и плотность не изменяются по сравнению с эталонной пробой;

- pH или ОКЧ/ОЩЧ не изменяются по сравнению с эталонной пробой;

- любой взвешенный или диспергированный материал, присутствующий в реагенте до проведения испытаний, например, микроэмульсия, не оседает.

7.6.16 Реагент, признанный нестабильным в условиях транспортировки, может считаться приемлемым для подводного применения при условии, что нестабильность является обратимой и не возникает в рабочих условиях применения.

7.7 Стабильность гидратов

7.7.1 Реагенты не должны образовывать гидраты в условиях рабочего диапазона СПД. Данное свойство подтверждают с помощью одной из процедур, предусмотренных в пунктах ниже, из которых предпочтение отдается процедуре под пунктом 7.8.7.

Примечания

1 Значение пункта 7.8.1 заключается в том, что при смешивании с добытыми углеводородами реагенты, содержащие воду, потенциально могут образовывать гидраты метана, например, из-за того, что обратный клапан (NRV) не является "газонепроницаемым" и позволяет газу попасть в систему дозирования химических реагентов. Образующийся гидрат может блокировать и/или ограничивать работу системы дозирования химических реагентов.

2 Гидраты могут образовываться в подводных системах дозирования химических реагентов из-за обратного потока насыщенного водой углеводородного газа, например, из-за прохождения обратного клапана. Этот механизм гидратообразования не зависит от состава реагента. Тем не менее, реагент может препятствовать образованию гидратов из-за того, что его формула содержит термодинамический ингибитор гидратообразования, при условии, что эффективное смешивание может быть достигнуто.

Примечания

1 Возможность образования гидрата реагентами зависит, прежде всего, от температуры и давления, а также от состава различных жидкостей в системе, например, от состава углеводородов.

2 Минимальная температура обычно равна температуре окружающей морской среды. Однако следует оценить потенциал охлаждения Джоуля-Томсона ниже температуры окружающей морской среды во время эксплуатации.

3 Максимальное давление в системе обычно соответствует давлению в устье скважины при закрытом клапане. Альтернативно максимально допустимое рабочее давление в системе дозирования химических реагентов может быть использовано для определения максимального рабочего давления в системе.

7.7.3 Следует использовать готовые инструменты моделирования, позволяющие рассчитать кривые диссоциации гидратов. Кроме того, на основе опубликованных методов и корреляций могут быть разработаны электронные таблицы данных. Инструмент моделирования используют различными способами для оценки потенциала образования гидратов, что может потребовать принятия допущений из-за ограничений инструмента или отсутствия данных, описывающих интересующую систему.

7.7.4 Ниже представлено несколько методов оценки потенциала гидратообразования с использованием инструментов моделирования, но во всех случаях пользователь должен определить точность выбранного инструмента.

7.7.5 Простая теоретическая оценка

7.7.5.1 Данная процедура требует следующих допущений:

- компоненты в составе реагента не действуют ни в качестве ингибитора гидратов, ни в качестве активатора гидратов;

- инструмент моделирования может точно имитировать добавление ингибитора гидратообразования в состав реагента.

7.7.5.2 Процедуру проводят следующим образом:

- определяют диапазон давления и температуры в системе дозирования химических реагентов;

- определяют состав добываемого углеводородного сырья;

- определяют влагосодержание в промысловом реагенте, который будет применяться;

- определяют ингибитор гидратообразования, добавляемый в состав реагента, например, этиленгликоль, 2-бутоксиэтанол, соль и др.

С помощью инструмента моделирования рассчитайте следующее:

- кривую диссоциации гидратов для дистиллированной воды;

- кривую диссоциации гидратов для дистиллированной воды плюс увеличение фракций ингибитора гидратообразования;

- определите необходимую фракцию ингибитора гидратобразования для добавления в состав реагента, чтобы предотвратить образование гидратов во всем рабочем диапазоне температур и давления.

7.7.6 Оценка на основе подавления точек замерзания

7.7.6.1 Метод основан на предположении, что профиль кривой диссоциации гидратов в рабочем диапазоне давления и температуры не зависит от типа добавленного в рецептуру ингибитора гидратов.

77.6.2 Метод заключается в измерении точки замерзания реагента в соответствии со следующей процедурой:

- определить диапазон давления и температуры в системе дозирования химических реагентов;

- определить состав добываемого углеводородного сырья;

- определить точку замерзания реагента;

Примечание - Увеличение доли ингибитора гидратообразования, например, этиленгликоля, 2-бутоксиэтанола, соли и т.д., приведет к снижению температуры замерзания раствора.

- с помощью инструмента моделирования определить состав реагента в измеренной точке замерзания, который при использовании ингибитора гидратообразования обеспечивает подавление точки замерзания;

Примечание - Например, в моделировании может использоваться простой состав воды и этиленгликоля или состав воды и хлорида натрия. Ингибитор гидратообразования, который будет использоваться в реальном составе реагента, не обязательно использовать в моделируемом составе. Важным требованием является соответствие подавления точки замерзания ингибитором гидратообразования.

- с помощью инструмента моделирования рассчитать кривую диссоциации гидратов для расчета состава в присутствии добываемого углеводорода. На основе кривой диссоциации гидратов установить, будет ли полученный химический состав образовывать гидрат при любой из комбинаций температуры и давления рабочего диапазона СПД;

- повторить процедуру для различных реагентов для создания состава, не образующего гидрата в рабочих условиях.

Примечания

1 Как правило, подавление точки замерзания на 10°С приводит к подавлению диссоциации гидратов на ~6,25°С.

2 Подавление температуры замерзания может зависеть от давления в системе из-за растворения газа в жидкую фазу. Это может быть важным для систем высокого давления.

3 Дополнительные методы смотрите в библиографии.

7.7.7 Оценка на основе одноточечного измерения диссоциации гидратов

7.7.7.1 Метод основан на предположении, что профиль кривой диссоциации гидратов в рабочем диапазоне давления и температуры не зависит от типа добавленного в состав реагента ингибитора гидратов.

7.7.7.2 Метод осуществляется путем измерения точки диссоциации гидратов (температуры и давления) для реагента в соответствии со следующей процедурой:

- определить диапазон давления и температуры в системе дозирования химических реагентов;

- определить состав добываемого углеводородного сырья;

- определить точку диссоциации гидратов в реагенте. Измерение проводят при температуре и давлении в рамках рабочего диапазона СПД;

- с помощью инструмента моделирования определить состав, соответствующий измеренной точке диссоциации гидратов. Например, состав, используемый в моделировании, может включать воду и этиленгликоль или состав воды и хлорида натрия. Ингибитор гидратообразования, который будет использоваться в реальном составе реагента, не обязательно использовать в моделируемом составе. Важным требованием является соответствие точке диссоциации гидратов;

- с помощью инструмента моделирования рассчитать кривую диссоциации гидратов для расчета состава в присутствии добываемого углеводорода. На основе кривой диссоциации гидратов установить, будет ли состав реагента образовывать гидрат в полном спектре рабочего диапазона температур и давления СПД;

- повторить процедуру для различных составов реагента для определения состава, не образующего гидрата в рабочих условиях.

7.7.8 Кривую диссоциации строят по точкам. Лаборатории следует разработать собственную методику или воспользоваться уже готовой.

7.7.9 При использовании классического термодинамического метода кривые зависимости температуры диссоциации гидратов от давления рассчитывают на основании измерений давления и температуры в PVT.

7.7.10 Могут также использоваться калориметрические методы, такие как DSC.

7.7.11 Общие требования к измерениям точек диссоциации гидратов:

- проверить способность поставщика лабораторных услуг точно измерять точки диссоциации гидратов, например, путем измерения известной точки диссоциации гидратов;

- измерять точки диссоциации гидратов, а не точки образования гидратов. Это позволяет достичь иногда значительной степени переохлаждения ниже термодинамического равновесия гидратов, которое может произойти до образования гидратов;

- для каждой точки диссоциации проводить повторные измерения. Необходимо измерить не менее трех точек диссоциации в рабочем диапазоне СПД.

7.7.12 Реагент не должен образовывать гидрат ни для одной из комбинаций давлений и температур, входящих в рабочий диапазон системы дозирования химических реагентов.

7.8 Химическая совместимость

7.8.1 Квалификационную оценку реагента основывают на определении его потенциальной вероятности для смешивания в условиях работы СПД и на оценке совместимости компонентов смеси.

Примечания

1 Во время работы СПД есть вероятность смешивания реагента в поставляемом виде "как есть" с другими реагентами; с жидкостями для промывки, установки и ввода в эксплуатацию; с добываемыми углеводородами и с морской водой. Смешивание может быть вызвано конструкцией системы, спецификой работы, человеческой ошибкой или выходом из строя какого-либо узла оборудования СПД. Смешивание способно привести к фазовой сепарации и образованию твердых частиц, отложений и гелей, которые могут ограничить или заблокировать систему дозирования химических реагентов.

2 Оценка совместимости может основываться на имеющихся данных или на конкретных лабораторных исследованиях. Многие реагенты представляют собой сложные запатентованные формулы, оценку совместимости которых проводят только с помощью лабораторных испытаний.

7.8.2 При оценке совместимости и определения вероятности смешивания реагентов учитывают следующие аспекты:

- проектирование и нормальная эксплуатация, например, отверстия для подачи, где реагенты могут смешиваться с другими химическими веществами и добываемыми флюидами по мере их поступления;

- монтаж и ввод в эксплуатацию оборудования, например, смешивание с установочными жидкостями;

- операции промывки или замены, например, смешивание промывочной жидкости с существующей жидкостью в зависимости от характеристик потока жидкости;

- тупиковые ветки трубопроводов и тройники СПД;

- отказ узлов системы нагнетания, например, отказ обратного клапана, приводящий к обратному потоку добываемых флюидов или других химических веществ в систему дозирования химических реагентов;

- техобслуживание, например, смешивание подаваемого реагента с морской водой при отсоединении шланга во время водолазных работ.

7.8.3 Разрабатывают матрицу совместимости по перечню химических веществ, которые будут использоваться в СПД (см. рисунок 1).

Рисунок 1 - Пример матрицы совместимости химических реагентов СПД

7.8.4 Статические испытания на совместимость не позволят окончательно определить, возникнет ли закупорка в результате несовместимости. Характеристики несовместимости используют для оценки вероятности засорения на основе конкретных характеристик системы дозирования химических реагентов, например, ограничений по типу соединителя, потенциала оседания и накопления.

7.8.5 Содержание матрицы должно быть основано на существующих данных или данных, полученных в результате лабораторных испытаний. Пример перечня химических веществ, которые, возможно, потребуется рассмотреть, приведен в таблице 2.

Примечание - Рекомендуется, чтобы оценка вероятности смешивания и последствий включала консультации с ответственным инженером по подводному оборудованию, инженером по техническому обслуживанию, поставщиком оборудования и эксплуатационной группой.

Таблица 2 - Типовой перечень реагентов, включаемых в матрицу совместимости реагентов СПД

7.8.6 Процедуры испытаний реагентов на химическую совместимость описаны в 7.8.8-7.8.11.

7.8.7 Совместимые реагенты могут смешиваться в широком диапазоне пропорций.

7.8.8 Процедура лабораторного статического тестирования

7.8.8.1 В качестве минимального требования следует использовать объемные соотношения химических веществ, указанные в таблице 3. Те же соотношения могут быть использованы на массовой основе и, при необходимости, может быть изменена процедура, описанная ниже.

Таблица 3 - Пропорции смешивания реагентов при проведении испытания на химическую совместимость (в объемных долях)

7.8.8.2 Для проведения испытания на совместимость реагентов могут потребоваться исследования при различных температурах с учетом рабочего диапазона температур эксплуатации СПД.

7.8.8.3 Для каждого соотношения смешивания необходимо соблюдать следующую процедуру:

а) отобрать сосуды для проб емкостью не менее 100 мл и не более 300 мл. Если необходимо использовать ячейку высокого давления, выбрать сосуд, обеспечивающий визуальное обследование;

б) измерить требуемый объем каждого реагента и записать температуру окружающей среды в лаборатории;

в) поместить в холодильник или ванну, пока не будет достигнута требуемая тестовая температура;

г) смешать соответствующие реагенты и перемешать их, взбалтывая вручную. Для обеспечения полного перемешивания может потребоваться ультразвуковая ванна или лабораторный встряхиватель для реагентов средней и высокой вязкости или являющихся только частично перемешиваемыми;

Примечание - Характеристики смешивания СПД должны быть рассмотрены и воспроизведены, если они считаются достаточно значительными. Следует рассмотреть процедуру, изложенную в 7.9.6.

д) визуально осмотреть смесь на выявление следующих возможных результатов:

- осадки твердых частиц,

- фазовое расслоение,

- образование геля,

- образование эмульсии,

- несмешиваемость;

е) внимательно изучить границу раздела водной и воздушной сред, стенки и дно емкостей. Легкое перемешивание используют для удержания твердых частиц во взвешенном состоянии или разделенной фазы для облегчения наблюдения;

ж) зафиксировать и сфотографировать наблюдения и поддерживать температуру испытания;

и) повторить визуальное обследование с легким перемешиванием через 1 ч, 4 ч, 24 ч, 1 неделю и 1 мес. Фотографировать каждый из этапов обследования;

к) увеличить продолжительность испытания на совместимость, если время пребывания химического вещества в подводной системе закачки химических веществ превысит один месяц;

л) по завершении испытания описать характерные признаки и особенности пробы для испытания;

м) проверить наличие гелей или отдельных фаз, прилипших к бутылке, протерев стекло ватной палочкой;

н) при необходимости охарактеризовать содержимое твердых частиц. Оценивают соблюдение любых спецификаций допусков по переносимости твердых частиц, касающихся узлов подводной системы закачки химических веществ. Используют метод, представленный в 7.5.

7.8.9 Испытание в замкнутом контуре потока

7.8.9.1 Следует проводить динамические испытания, моделирующие поток и условия эксплуатации СПД, например, когда реагент заведомо несовместим с имеющимися промывочными жидкостями. Динамические испытания могут быть мелкомасштабными или крупномасштабными лабораторными испытаниями с использованием секций и узлов СПД.

7.8.9.2 Для каждого испытания в замкнутом контуре потока проводят следующую процедуру:

а) повторение предполагаемых характеристик смешивания системы, которые будут зависеть от типа потока (т.е. ламинарный или турбулентный), температуры, гидравлических ограничений, таких как тарельчатые клапаны, и т.д.;

б) воспроизведение скорости рабочей жидкости в ходе испытания;

в) использование размеров контура, согласующихся с СПД, например, внутренний диаметр трубопровода.

Примечание - Рассмотрите возможность использования узлов СПД, потенциально наиболее чувствительных к химической несовместимости, например, регулирующих клапанов с небольшими размерами выходных отверстий.

Используют измерение перепада давления для оценки совместимости жидкостей в испытательной системе;

г) использование инертных красителей, например, пищевых красителей, для отслеживания прорыва жидкости;

д) отбор пробы жидкостей и запись данных наблюдений. Фотографирование пробы жидкости и/или запись результатов испытания на видео;

е) по завершении испытания промывка контура потока с максимально возможной скоростью, чтобы удалить все осадки, гели или твердые частицы, которые могли скопиться в контуре потока.

7.8.10 Совместимость реагента с добываемым флюидом

7.8.10.1 Реагенты в форме "как есть" могут смешиваться с добываемыми флюидами, например, углеводородами или пластовой водой. Смешивание реагента и добываемого флюида приводит к образованию твердых частиц, отложений и т.д., что способствует закупорке по причине несовместимости.

Примечание - Перемешивание может быть вызвано конструкцией и работой системы дозирования химических реагентов, например, открытое впускное отверстие приводит к обратному потоку добываемых флюидов в результате сжатия жидкости или отказа узлов системы.

7.8.10.2 Необходимо оценивать совместимость всех реагентов, присутствующих в СПД, независимо от типа растворителя.

7.8.10.4 Пробы добываемых флюидов, используемых в испытаниях, по своему составу должны соответствовать составу, характерному для конкретного места в СПД, например, в пробах нефти или воды недопустимо содержание реагентов, которые добавляются в систему после прохождения флюидом узла подачи регентов.

7.8.10.5 Пробы добываемых флюидов хранят в состоянии "по мере отбора", т.е. нефть не должна окисляться во время хранения.

7.8.10.6 Процедуру, изложенную в 7.9.10.3-7.9.10.5, используют вместе с коэффициентами смешивания, представленными в таблице 4.

Таблица 4 - Пропорции смешивания при проведении испытаний на совместимость

7.8.10.8 Для проверки совместимости реагента и газа проводят следующую процедуру:

а) используют инертный сосуд, позволяющий осуществлять визуальное наблюдение во время испытания;

г) рассматривают влияние испарения растворителя реагента при определении теста. Это может потребовать перемешивания продувкой газом через реагент.

7.8.11 Совместимость реагента с морской водой

7.8.11.1 В результате технического обслуживания (отключения трубопроводов СПД) реагент может подвергаться в некоторой степени загрязнению морской водой. Степень загрязнения зависит от типа соединения, и наблюдается широкий диапазон соотношений смешивания реагента с морской водой. Степень загрязнения зависит также от состава морской воды в районе расположения СПД.

7.8.11.2 Для оценки допустимости применения реагента проводят оценку совместимости реагента и морской воды.

7.8.11.3 Необходимо оценивать совместимость всех реагентов, независимо от типа растворителя.

7.8.11.4 Процедуру, представленную в 7.9.11, используют с коэффициентами смешивания, представленными в таблице 5.

Таблица 5 - Пропорции смешивания при проведении испытаний на совместимость реагента с морской водой

7.8.11.5 При проверке совместимости реагента и морской воды см. [4].

7.8.12 Для оценки потенциальной совместимости реагентов или их компонентов могут быть использованы опубликованные в технической литературе данные о химической совместимости химических веществ. Их вносят в матрицу совместимости только после проверки на точность.

Примечание - В связи со сложным составом некоторых реагентов не рекомендуется полагаться на справочные данные о составе компонентов реагента.

7.8.13 В идеальных условиях реагент должен быть совместим при любых ситуациях, включая выход из строя узлов СПД. Если будет выявлено, что реагент не совместим, то следует выбрать альтернативный реагент.

7.8.14 В случае если эксплуатационные требования СПД не позволяют выбрать реагент, совместимый при любых условиях, следует учесть:

- оценку вероятности смешивания несовместимых жидкостей и последствий для безопасности, рентабельности и окружающей среды;

- определение проверенных мер по устранению выявленной несовместимости, например, промывку растворителем или замену компонентов;

- эксплуатационные процедуры, которые устраняют или уменьшают возможность смешивания несовместимых жидкостей, например, промывку системы дозирования химических реагентов перед разрывом соединений;

- конструкции СПД, которые исключают или уменьшают возможность смешивания несовместимых жидкостей.

7.8.15 Некоторая степень несовместимости может быть допустимой. Несовместимость, которая приемлема для некоторых СПД, включает в себя:

- легкие рыхлые неприлипающие и неоседающие осадки;

- несмешивающиеся жидкости, не образующие эмульсии;

- жидкость со слегка повышенной вязкостью.

7.8.16 Несовместимость, которая маловероятно будет приемлемой при каких-либо условиях, включает в себя:

- затвердевание всей пробы для испытания;

- высоковязкую эмульсию;

- тиксотропную жидкость (жидкость, сгущающаяся при воздействии касательных напряжений);

- "тягучие" клейкие скопления, которые не могут быть извлечены;

- осадки, которые скапливаются и образуют цементную смесь;

- твердые частицы, гели или отложения из-за несовместимости, которые невозможно удалить, например, с помощью промывки растворителем.

7.9 Замена жидкости в шлангокабеле

7.9.1 Во время установки и эксплуатации подводных систем закачки химических веществ необходима замена жидкости. Этот процесс проводят методом вытеснения одной жидкости другой.

7.9.2 Для работы в режиме замены может потребоваться буферная жидкость, которая предотвращает смешивание несовместимых жидкостей. Рекомендуется, чтобы в рамках аттестации реагента была определена промывочная жидкость, совместимая с реагентом, а также с большинством других жидкостей, которые могут быть использованы (см. также [1], приложение В). Жидкость может использоваться в качестве буферной жидкости для вытеснительных работ.

7.9.3 Перед выполнением работы по замене необходимо убедиться, что жидкости, которые будут смешиваться во время работы, совместимы. Совместимость жидкостей, включая буферные, проверяют в соответствии с методикой, изложенной в 7.9.10.

Примечание - Методика учитывает широкий диапазон коэффициентов смешивания ввиду характеристик потока жидкости в системах дозирования химических реагентов, которые в большинстве случаев являются ламинарными. Должен быть оценен потенциал смешивания несовместимых жидкостей в рамках конструкции СПД, например, потенциал "тупиковых веток" манифольда, которые останавливают течение, что приводит к смешиванию несовместимых жидкостей.

7.9.4 Требуется использовать следующую методику для определения совместимости смесей реагента X, реагента Y и буферной жидкости Z при условии, что реагент X должен быть заменен в системе закачки химическим реагентом Y:

а) отобрать сосуды для проб емкостью не менее 100 мл и не более 300 мл. Если необходимо использовать напорную ячейку, выбрать сосуд, обеспечивающий визуальное обследование;

б) измерить требуемый объем каждого химического вещества и зафиксировать температуру окружающей среды в лаборатории;

в) поместить сосуды в холодильник или ванну, пока не будет достигнута требуемая температура тестирования;

г) смешать соответствующие объемы X и Y и осторожно перемешать их, взбалтывая вручную;

д) после смешивания добавить требуемый объем Z и осторожно перемешать, взбалтывая вручную;

е) визуально осмотреть смесь для получения следующих подтверждений:

- осадки твердых частиц,

- фазовое расслоение,

- образование геля,

- образование эмульсии,

- несмешиваемость;

ж) внимательно изучить границу раздела водной и воздушной сред, боковые стенки и дно сосуда, наряду с жидким нефтепродуктом, хранимым в резервуаре. Легкое перемешивание используют для удержания твердых частиц во взвешенном состоянии или разделенной фазы для облегчения наблюдения;

и) зафиксировать и сфотографировать наблюдения и поддерживать температуру испытания;

к) повторить визуальное обследование с легким перемешиванием через 30 мин, 1 ч, 4 ч, 24 ч и 1 неделю. Фотографировать каждый из этапов обследования.

7.9.5 Процедура, представленная в 7.9.4, должна быть использована с коэффициентами смешивания, представленными в таблице 6.

Таблица 6 - Пропорции смешения при проведении испытаний на совместимость (объемная доля)

7.9.6 При проведении испытания в замкнутом контуре необходимо выполнять требования и указания, перечисленные в 7.8.9.

7.10 Вытесняющие жидкости при поставке и монтаже

7.10.1 При поставке и установке подводное оборудование и шлангокабели будут содержать жидкости. Жидкости являются преимущественно инертными и предназначены для безопасной транспортировки и установки, а также для обеспечения целостности системы. Перед началом эксплуатации СПД производят замену этих жидкостей реагентом или рабочей жидкостью для гидравлических систем методом вытеснения.

Примечание - К рабочим гидравлическим жидкостям относятся водно-гликолевые смеси, гидравлические масла, минеральные нефтяные масла и растворители на основе углеводородов.

7.10.2 Проверку совместимости жидкостей, используемых при поставке и установке, проводят в соответствии с методиками, изложенными в 7.9.

7.11 Химическая совместимость с материалами

7.11.1 Система дозирования химических реагентов СПД может состоять из множества различных материалов, которые контактируют с реагентами. Также реагенты будут контактировать с материалами, применяемыми в производстве сосудов, насосов, шлангов, клапанов, соединителей и многих других узлов, используемых в производственных, транспортных, перегрузочных и складских помещениях.

7.11.2 В соответствии с 6.1, в каждом случае новой поставки поставщики реагентов должны иметь в своем распоряжении однозначное и четкое описание всех параметров СПД, относящихся к использованию запрашиваемого(их) реагента(ов).

7.11.3 В случае повторяющихся заказов поставщики обязаны запросить подтверждение того, что ранее поставленные характеристики остаются актуальными.

7.11.4 В составе поставки с реагентом поставщик должен предоставить:

- оценку химической совместимости с материалами на основе имеющихся данных (см. 7.11.5-7.11.10);

- результаты испытаний реагента для конкретного применения с указанием использованных испытаний (см. также [1], приложение С). Если применимо, испытания на химическую совместимость с материалами проводят с использованием пробы фактического материала, используемого в конструкции системы дозирования химических веществ.

7.11.5 Оценку химической совместимости разделяют:

- на предварительную квалификационную оценку;

- оценку на основе имеющихся данных в источниках;

- оценку на основе опыта эксплуатации системы.

7.11.6 Следует проводить предварительную квалификационную оценку на соответствие техническим условиям реагента для подводного применения.

7.11.7 В случае если вопрос о предварительной оценке на соответствие техническим условиям рассматривается поставщиком реагентов, то перечень материалов, обычно используемых в СПД (см. таблицу 7), должен быть включен в процесс предварительной квалификации.

Таблица 7 - Материалы, применяемые в узлах оборудования СПД

7.11.8 Для большинства машиностроительных материалов имеются исчерпывающие данные о химической совместимости с широко применяемыми в СПД химическими веществами, например, метанолом. Данные варьируются в зависимости от отрасли применительно к сопутствующим условиям, например, температуре и давлению, но будут учитывать типичные условия эксплуатации, характерные для нефтегазовой промышленности.

7.11.9 Источниками данных химической совместимости материалов могут быть:

- MSDS от поставщиков реагентов;

- паспорта материалов от поставщика реагентов;

- поставщики узлов и оборудования СПД;

- поставщики материалов;

- общедоступные базы данных;

- отраслевые организации по специальным материалам;

- консалтинговые учреждения по выбору материалов.

7.11.10 Опыт эксплуатации существующей системы дозирования химических реагентов также может быть использован в качестве квалификационной базы для оценки химической совместимости комбинаций материалов. Если используется эта форма оценки и квалификации, то необходимо принять во внимание:

- близость параметров существующей системы к оцениваемой системе, например, рабочую температуру и давление, тип реагента и т.д.;

- продолжительность эксплуатации существующей системы по отношению к требуемому сроку службы оцениваемой системы;

- подтверждение того, что действующая система полностью эксплуатируется в рабочем режиме;

- подтверждение механической целостности действующей системы.

Примечание - При наличии возможности узлы оборудования действующей системы следует извлекать и исследовать на предмет совместимости химических комбинаций с материалами.

7.12 Производственные допуски - Спецификации контроля качества

7.12.1 Поставщики реагентов должны гарантировать, что поставляемые реагенты были произведены с использованием процесса контроля качества, который идентифицирует и обеспечивает прослеживаемость партий продукции, соответствующих и несоответствующих требованиям.

7.12.2 Для обеспечения постоянства качества используемых реагентов следует предусмотреть периодическое тестирование партий продукции, выбранных случайным образом, в соответствии с требованиями настоящего документа.

Библиография