ПНСТ 625-2022 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Приборная система защиты от избыточного давления. Методические указания

        ПНСТ 625-2022

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Нефтяная и газовая промышленность

СИСТЕМЫ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ

Приборная система защиты от избыточного давления. Методические указания

Petroleum and natural gas industry. Subsea production systems. High integrity pressure protection system. Methodology guide

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 31 марта 2022 г. N 27-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 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 общих требований, методических указаний по формированию требований к безопасности и проектированию, требований к контролю качества, испытаниям и вводу в эксплуатацию приборной системы защиты от избыточного давления, применяемой в системах подводной добычи углеводородов.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на приборную систему защиты от избыточного давления, применяемую в системах подводной добычи углеводородов, и устанавливает общие требования, методические указания по формированию требований к безопасности и проектированию, требования к контролю качества, испытаниям и вводу системы в эксплуатацию.

1.2 В системах подводной добычи приборная система защиты от избыточного давления проектируется в качестве высоко интегрированной системы защиты от избыточного давления и размещается на подводной фонтанной арматуре, манифольде или на оконечном устройстве трубопровода.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ IEC 61508-3 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 3. Требования к программному обеспечению

ГОСТ Р 27.102 Надежность в технике. Надежность объекта. Термины и определения

ГОСТ Р 51365 (ИСО 10423:2003) Нефтяная и газовая промышленность. Оборудование для бурения и добычи. Оборудование устья скважины и фонтанное устьевое оборудование. Общие технические требования

ГОСТ Р 59299 (ИСО 13628-3:2000) Нефтяная и газовая промышленность. Проектирование и эксплуатация систем подводной добычи. Часть 3. Системы проходных выкидных трубопроводов (TFL)

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

ГОСТ Р 59305 (ИСО 13628-1:2005) Нефтяная и газовая промышленность. Проектирование и эксплуатация систем подводной добычи. Часть 1. Общие требования и рекомендации

ГОСТ Р ИСО 13628-4 Нефтяная и газовая промышленность. Проектирование и эксплуатация подводных эксплуатационных систем. Часть 4. Подводное устьевое оборудование и фонтанная арматура

ГОСТ Р ИСО 17776 Нефтяная и газовая промышленность. Морские добычные установки. Способы и методы идентификации опасностей и оценки риска. Основные положения

ГОСТ Р ИСО 31000 Менеджмент риска. Принципы и руководство

ГОСТ Р МЭК 61508-1 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 1. Общие требования

ГОСТ Р МЭК 61508-2 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 2. Требования к системам

ГОСТ Р МЭК 61508-4 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных связанных с безопасностью. Часть 4. Термины и определения

ГОСТ Р МЭК 61508-5 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 5. Рекомендации по применению методов определения уровней полноты безопасности

ГОСТ Р МЭК 61508-6 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 6. Руководство по применению ГОСТ Р МЭК 61508-2 и ГОСТ Р МЭК 61508-3

ГОСТ Р МЭК 61508-7 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 7. Методы и средства

ГОСТ Р МЭК 61511-1 Безопасность функциональная. Системы безопасности приборные для промышленных процессов. Часть 1. Термины, определения и технические требования

ГОСТ Р МЭК 61511-2 Безопасность функциональная. Системы безопасности приборные для промышленных процессов. Часть 2. Руководство по применению МЭК 61511-1

ГОСТ Р МЭК 61511-3 Безопасность функциональная. Системы безопасности приборные для промышленных процессов. Часть 3. Руководство по определению требуемых уровней полноты безопасности

СП 378.1325800.2017 Морские трубопроводы. Правила проектирования и строительства

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) 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 документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 59304, ГОСТ Р 27.102, ГОСТ Р МЭК 61511-1, ГОСТ Р МЭК 61508-4, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 усиленный участок трубопровода: Трубопровод и оборудование с номинальным давлением, равным среднему значению давления в закрытой скважине.

3.2 приборная система защиты от избыточного давления: Система противоаварийной защиты, используемая для защиты подводного трубопровода и технологического оборудования от разрушения вследствие воздействия избыточного давления.

3.3 давление отключения: Максимальное давление, которое может быть достигнуто на устье скважины до срабатывания защит на закрытие запорной арматуры, располагающейся ближе всех к устью скважины (отключение устья скважины).

Примечание - При этом должны учитываться переходные режимы давления вследствие закрытия запорной арматуры.

4 Сокращения

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

ВИСЗД - высокоинтегрированная система защиты от избыточного давления;

ПД - преобразователь давления;

ПМУ - подводный модуль управления;

ПМЭ - подводный модуль электроники;

СТБ - спецификация требований к безопасности;

СУПД - система управления подводной добычей;

ТНПА - телеуправляемый необитаемый подводный аппарат;

ФА - фонтанная арматура;

ФБ ПСБ - функция безопасности приборной системы безопасности.

5 Общие требования

5.1 Общие сведения

5.1.1 Приборная система защиты от избыточного давления должна обеспечивать защиту расположенных после нее по направлению движения потока скважинной продукции трубопроводов и оборудования системы подводной добычи от воздействия избыточного давления в случае возникновения нештатной ситуации, развитие которой может привести к аварии.

5.1.2 Приборная система защиты от избыточного давления должна быть изготовлена и спроектирована в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ВИСЗД, и должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 59305, ГОСТ Р ИСО 13628-4, ГОСТ Р МЭК 61508-1, ГОСТ Р МЭК 61508-2, ГОСТ IEC 61508-3, ГОСТ Р МЭК 61508-4, ГОСТ Р МЭК 61508-5, ГОСТ Р МЭК 61508-6, ГОСТ Р МЭК 61508-7, ГОСТ Р МЭК 61511-1, ГОСТ Р МЭК 61511-2, ГОСТ Р МЭК 61511-3 и СП 378.1325800.2017 (см. также [1]*).

5.1.3 При выполнении анализа идентификации опасностей и оценки рисков должны быть учтены требования ГОСТ Р ИСО 17776 и ГОСТ Р ИСО 31000.

5.1.4 Пример схемы размещения ВИСЗД представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Пример схемы размещения ВИСЗД

5.2 Источник давления

5.2.1 При проектировании ВИСЗД должны быть определены источники избыточного давления, которые определяют требования к времени закрытия отсечной арматуры ВИСЗД.

5.2.2 Примерами источников избыточного давления являются:

- высокое пластовое давление;

- подводные дожимные насосы.

5.2.3 При внесении изменений в технологическую схему добычи углеводородов требуется провести повторную оценку источников избыточного давления.

5.3 Усиленный участок подводного трубопровода

5.3.1 Ниже по потоку после ВИСЗД может располагаться усиленный участок подводного трубопровода, на протяжении которого должно происходить снижение избыточного давления.

5.3.2 Длина подводного усиленного участка трубопровода должна быть определена на основании гидравлического расчета.

5.3.3 Класс давления усиленного подводного трубопровода определяется с учетом особенностей проекта и с учетом диапазонов от максимально допустимого рабочего давления выкидного трубопровода до максимального допустимого рабочего давления у источника давления (например, подводной ФА).

5.4 Характеристики продукции

5.4.1 При проектировании систем подводной добычи и выборе материалов оборудования и сооружений следует учитывать свойства газов и жидкостей, входящих в состав добываемого продукта.

5.4.2 При проектировании ВИСЗД должны быть определены: диапазон газового фактора для мультифазных систем добычи, темпы отбора воды, песок, двуокись углерода, сероводород, вводимые химикаты и другие продукты.

5.5 Выбор и определение уровня полноты безопасности

Уровень полноты безопасности определяется в соответствии с требованиями ГОСТ Р МЭК 61508-1 и используется при проектировании ВИСЗД.

При определении уровня полноты безопасности для ВИСЗД следует учитывать наличие в технологической схеме дополнительных средств безопасности.

6 Методические указания по формированию требований к безопасности высокоинтегрированной системы защиты от избыточного давления

6.1 Общие положения

6.1.1 Требования СТБ должны удовлетворять требованиям ГОСТ Р МЭК 61511-1.

6.1.2 СТБ должна поддерживаться в актуальном состоянии при помощи процесса управления изменениями на протяжении всего срока службы, от разработки до вывода из эксплуатации ВИСЗД.

6.1.3 СТБ должна включать:

- описание процесса, которое включает классы давления для всех сегментов промыслового трубопровода;

- свод документов по опасным событиям, полученным по итогам процесса анализа опасности;

- описание функций, выполняемых ФБ ПСБ, связанных с соответствующими опасными событиями, находящихся в функциональной связи между входными и выходными процессами, включая логические и математические функции и любые другие требуемые разрешающие сигналы;

- уровень полноты безопасности и вероятность отказа по требованию для каждой ФБ ПСБ;

- описание измерений процессов ВИСЗД наряду с ее диапазонами нормальной эксплуатации и применяемым допуском на установку защиты на отключение;

- сведения о безопасном состоянии процесса для каждой определенной ФБ ПСБ, источниках повреждения и степенях повреждения;

- требования к времени реакции ВИСЗД для возврата процесса в безопасное состояние;

- требования к перенастройке ВИСЗД после отключения;

- требования к обесточиванию для отключения;

- требования к блокировке автоматики/блокировкам/обходам/ручному отключению, включая способ их устранения;

- описание процессов, вызывающих общие отказы, таких как коррозия, отложения в трубопроводе, отказы электроснабжения и т.п.;

- описание действий, которые следует предпринять при возникновении опасных отказов;

- требования к определенным аспектам запуска и перезапуска ВИСЗД;

- интерфейс к другим системам управления безопасностью и процессом;

- требования к контрольным испытаниям;

- сведения о желаемой частоте проведения испытаний, вероятности отказа по требованию, ложной наработке на отказ (ложной средней наработке на отказ);

- дополнительную информацию, учитывающую особенности конструкции.

6.2 Приборная система защиты от избыточного давления

6.2.1 ВИСЗД должна быть автономной системой с локальной системой управления и содержать следующие технические средства:

- средства измерения давления;

- систему управления (с ПМУ, ПМЭ);

- отсечную арматуру;

- средства связи и дополнительное оборудование, требуемое для мониторинга и испытаний системы.

6.2.2 Сборочные узлы или компоненты ВИСЗД должны предусматривать возможность демонтажа для выполнения ремонтных работ.

7 Методические указания по проектированию высокоинтегрированной системы защиты от избыточного давления

7.1 Основные требования к проектированию

7.1.1 На основании расчета должно быть определено значение давления отключения - давление, которое должна выдерживать ВИСЗД, а также оборудование и трубопроводы, находящиеся между источником высокого давления и ВИСЗД. Также должны быть проведены расчеты давления при закрытой скважине и гидроудара.

7.1.2 При проведении анализа разработки пласта для построения модели разработчик должен учитывать данные о:

- выходе газа и истечении потока флюида;

- месторождении;

- заканчивании скважины;

- насосно-компрессорных трубах;

- фонтанной арматуре;

- промысловых трубопроводах;

- райзере;

- трубной вставке;

- манифольде и ВИСЗД, согласно применению.

7.1.3 Давление отключения должно быть рассчитано для всех этапов жизненного цикла разработки месторождения.

7.1.4 При проектировании требуется учесть вероятность отложений в промысловом морском трубопроводе.

7.1.5 Должно быть рассчитано минимальное время срабатывания системы ВИСЗД, которое учитывает возможное избыточное давления в промысловом морском трубопроводе, проявляющееся в результате отложений.

7.1.6 Время закрытия клапанов ВИСЗД, величина давления для закрытия клапанов ВИСЗД, максимально допустимое давление и характеристики флюида должны быть учтены при расчете длины и класса давления усиленного участка трубопровода.

7.1.7 При проектировании необходимо учитывать следующие условия окружающей среды:

- давление воды на уровне дна моря;

- придонные течения;

- температуры на морском дне - средние ожидаемые, максимальные и минимальные температуры морского дна;

- грунт морского дна - подробные характеристики почв и надлежащих технических свойств почв;

- глубина воды на акватории месторождения;

- опасности участка - дополнительные опасности (уклон дна, цунами, землетрясения и т.д.);

- осевое перемещение трубопровода из-за температурного расширения.

7.1.8 Должна быть предусмотрена возможность блокировки изолирующих клапанов ВИСЗД через ТНПА.

7.1.9 Должно быть предусмотрено управление запорной арматурой ВИСЗД как в автоматическом режиме, так и в дистанционном режиме с использованием СУПД (см. также [2]).

7.2 Требования к конструкции ВИСЗД

7.2.1 Конструкция и трубопроводы ВИСЗД должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 59305, ГОСТ Р 51365, СП 378.1325800.2017, ГОСТ Р ИСО 13628-4 (см. также [2]).

7.2.1.1 При разработке подводных конструкций ВИСЗД должны быть учтены требования ГОСТ Р ИСО 13628-4.

7.2.2 ВИСЗД должны работать как автономная система, независимо от работы СУПД и шлангокабелей.

7.2.3 В целях снижения влияния эрозионных процессов на ВИСЗД целесообразно предусматривать возможность контроля выноса песка из продуктивного пласта нефти и газа (см. [3] и [4]).

7.2.4 При проектировании ВИСЗД целесообразно предусмотреть разъемы для подключения ТНПА с учетом [5].

7.2.5 Конструкция ВИСЗД должна учитывать обрастание морскими организмами.

7.2.6 ПМУ ВИСЗД должен удовлетворять требованиям, приведенным в стандартах ГОСТ Р МЭК 61508-1, ГОСТ Р МЭК 61508-2, ГОСТ IEC 61508-3, ГОСТ Р МЭК 61508-4, ГОСТ Р МЭК 61508-5, ГОСТ Р МЭК 61508-6, ГОСТ Р МЭК 61508-7, ГОСТ Р МЭК 61511-1, ГОСТ Р МЭК 61511-2, ГОСТ Р МЭК 61511-3 (см. также [6]) для применяемого аппаратного и программного обеспечения.

7.2.7 Защита от попадания воды в ПМЭ, содержащего электрооборудование, должна иметь два уровня защиты. При разработке защиты от попадания воды в ПМЭ должны быть предусмотрены средства испытания уплотнений.

7.2.8 Определение уровня полноты безопасности ВИСЗД должно включать анализ надежности элементов ВИСЗД:

- датчиков (преобразователей давления (ПД));

- логического устройства;

- регулирующих клапанов, управляемых электромагнитом;

- гидрораспределителей;

- клапанов/приводов.

7.2.8.1 При разработке трубопровода и компонентов под давлением руководствоваться требованиями ГОСТ Р 51365, ГОСТ Р 59299, ГОСТ Р ИСО 13628-4 (см. также [7] и [8]).

7.3 Проектирование системы управления

7.3.1 Система управления ВИСЗД должна предусматривать автономную работу и иметь следующие функции:

- контроль давления в трубопроводе;

- формирование сигнала тревоги при достижении порогового значения давления;

- реализацию мажоритарной логики для обрабатываемых данных;

- диагностирование неисправности датчиков;

- формирование сигнала тревоги и закрытия запорной арматуры;

- информационное взаимодействие с СУПД;

- выполнение инициируемых оператором запросов на проведение внутреннего тестирования (например, теста на частичное закрытие клапанов).

7.3.2 Компоненты подводного модуля управления (ПМУ) ВИСЗД могут быть размещены в одном корпусе с подводным модулем СУПД.

7.3.3 Отказ линий связи с СУПД не должен вызывать отказ ВИСЗД.

7.3.4 Функция открытия запорной арматуры ВИСЗД оператором СУПД добычи должна быть заблокирована, если величина давления на датчиках ВИСЗД превышает давление автоматического отключения.

7.3.5 ВИСЗД должна предусматривать возможность очистки от отложений в трубопроводах средств измерений и сигнализаторов, а также возможность безопасного стравливания остаточного давления, перед разъединением фитингов, сборочных узлов и т.п.

7.3.6 Отсечная арматура ВИСЗД с электромагнитным управлением не должна находиться в открытом положении при отключении электроэнергии.

7.4 Требования к материалам

Выбор материалов ВИСЗД должен выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ Р 59305 и ГОСТ Р ИСО 13628-4.

8 Контроль качества

Для элементов трубопроводов и трубопроводной арматуры ВИСЗД требования к контролю качества в соответствии с ГОСТ Р ИСО 13628-4.

Для системы управления ВИСЗД требования к контролю качества в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61508-1, ГОСТ Р МЭК 61508-2, ГОСТ IEC 61508-3, ГОСТ Р МЭК 61508-4, ГОСТ Р МЭК 61508-5, ГОСТ Р МЭК 61508-6, ГОСТ Р МЭК 61508-7, ГОСТ Р МЭК 61511-1, ГОСТ Р МЭК 61511-2, ГОСТ Р МЭК 61511-3, ГОСТ Р ИСО 13628-4.

9 Испытания и ввод в эксплуатацию

Испытания и ввод в эксплуатацию ВИСЗД выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ Р 59305, ГОСТ Р ИСО 13628-4 и СП 378.1325800.2017 (см. также [2]).

Библиография