Приложение А (обязательное). Методика определения плотности нестабильного газового конденсата при термобарических условиях отбора

Приложение А
(обязательное)

Методика определения плотности нестабильного газового конденсата при термобарических условиях отбора

А.1 Метод измерения

А.1.1 Сущность метода определения плотности НГК при термобарических условиях отбора (далее - плотности) заключается в определении массы пробы НГК, отобранной в пробоотборник при термобарических условиях отбора из конденсатопровода, и последующем расчете плотности НГК с учетом известного внутреннего объема (водного числа) данного пробоотборника.

А.1.2 Метод определения плотности НГК, изложенный в настоящем стандарте, распространяется на НГК с плотностью при рабочих условиях в диапазоне от 400,0 до 900,0 кг/м³, температурой от минус 10,0 до плюс 50,0 °С, абсолютным давлением от 0,1 до 10,0 МПа.

А.2 Средства измерения (СИ), оборудование и реактивы

Для выполнения измерений по определению плотности НГК используют следующие СИ, оборудование и реактивы:

- весы по ГОСТ Р 53228 с ценой деления не более 0,01 г, с наименьшим пределом взвешивания не более 1,00 г и пределом абсолютной допускаемой погрешности не более  0,05 г;

- гири по ГОСТ OIML R 111-1;

- СИ температуры, обеспечивающие измерение в диапазоне от минус 10,0 до плюс 50,0 °С, с допускаемой погрешностью не более  0,3 °С.

Пример - Термометры ртутные стеклянные по ГОСТ 28498 I класса;

- СИ давления, обеспечивающие измерение до 10,0 МПа, класса точности не ниже 0,25.

Пример - Манометры образцовые по [3];

- мерный цилиндр по ГОСТ 1770 вместимостью 100 (50) см³ с ценой деления 1,0 (0,5) см³;

- мерный цилиндр по ГОСТ 1770 вместимостью 1 дм³ с ценой деления 10 см³;

- пробоотборники, изготовленные из стали 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 или аналогичной по свойствам и рассчитанные на рабочее давление в конденсатопроводе с учетом возможного нагрева при транспортировании и хранении, которое указывается на корпусе пробоотборника, но не менее 15,0 МПа;

- склянку с тубусом (бутыль Вульфа) по ГОСТ 25336;

- петролейный эфир 40-70 или другую смесь жидких углеводородов (или индивидуальный углеводород), выкипающую в пределах от 40 до 70 °С;

- спирт этиловый технический по ГОСТ Р 55878 или ГОСТ 5962;

- ацетон по ГОСТ 2603;

- воду дистиллированную по ГОСТ 6709;

- н-гексан квалификации с содержанием основного вещества не менее 99,8 % масс., например "ос. ч.", "для ВЭЖХ", "эталонный".

Примечание - Допускается применять другие средства измерения, оборудование и реактивы с характеристиками, не уступающими требованиям настоящего подраздела.

А.3 Требования безопасности, охраны окружающей среды

А.3.1 При проведении работ с нестабильным газовым конденсатом должны выполняться требования безопасности и охраны окружающей среды, изложенные в ГОСТ Р 57851.2.

А.4 Требования к квалификации операторов

А.4.1 Измерения и обработку результатов выполняют специалисты с высшим техническим или среднеспециальным образованием, опытом работы с нестабильным газовым конденсатом, находящимся в баллонах под давлением, прошедшие инструктаж и проверку знаний по охране труда, инструктаж по безопасности и проверку знаний производственных инструкций по профессии, владеющих техникой лабораторных работ, включенных в настоящий стандарт, и процедурами обработки результатов, изучившие руководство по эксплуатации применяемого оборудования и настоящий стандарт.

А.5 Требования к условиям измерений

А.5.1 При выполнении измерений соблюдают следующие условия:

- температура окружающей среды, атмосферное давление, механические воздействия, внешние электрические и магнитные поля, влияющие на работу применяемых средств измерений, не должны превышать допустимых пределов, указанных в руководстве по эксплуатации средств измерений;

- содержание агрессивных газов и паров, уровни электромагнитного излучения не должны превышать санитарных норм.

А.5.2 Средства измерений должны быть внесены в Федеральный реестр средств измерений.

А.5.3 Диапазоны измерений применяемых средств измерений должны соответствовать диапазонам изменений контролируемых параметров.

А.5.4 Средства измерений применяют в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации и безопасности их применения.

А.5.5 Средства измерений должны быть поверены и иметь действующие свидетельства о поверке и/или клейма.

А.5.6 Необходимо применять реактивы с действующим сроком годности, с соответствующей сопроводительной документацией (паспортами).

А.6 Подготовка к проведению измерений

А.6.1 Определение водного числа пробоотборника

Пробоотборник последовательно промывают петролейным эфиром и ацетоном, высушивают продувкой чистым (не содержащим капель и паров масла, механических примесей) воздухом. Для очистки от следов рассола пробоотборник последовательно промывают дистиллированной водой и ацетоном и высушивают продувкой чистым воздухом. Высушенный пробоотборник взвешивают.

Примечание - Для всех операций взвешивания пробоотборника, как пустого, так и заполненного, расхождение между двумя последовательными взвешиваниями не должно превышать 0,05 г, в противном случае продолжают высушивание пробоотборника или выявляют другие причины расхождения.

Затем пробоотборник устанавливают на штативе строго вертикально и через нижний вентиль заполняют свежепрокипяченной и охлажденной до температуры окружающей среды дистиллированной водой, используя бутыли Вульфа, как показано на рисунке А.1.

1 - склянка с тубусом (бутыль Вульфа); 2 - кран; 3 - соединительные шланги; 4 - штатив; 5, 7 - вентили пробоотборника; 6 - пробоотборник; 8 - мерный цилиндр

Рисунок А.1 - Схема установки для определения водного числа пробоотборника

Для полного смачивания стенок пробоотборника и удаления пузырьков воздуха через него пропускают 3-5-кратный объем дистиллированной воды. Объем пропущенной воды определяют мерным цилиндром. После этого закрывают сначала нижний, затем верхний вентили. Протирают внешнюю поверхность пробоотборника льняной тканью, смоченной спиртом, высушивают продувкой чистым воздухом и взвешивают. Записывают комнатную температуру, округляя ее до значения, кратного 0,2 °С. Водное число пробоотборника V, дм³, вычисляют по формуле

,

(А.1)

где 1000 - коэффициент для перевода м³ в дм³;

- масса пробоотборника с дистиллированной водой, кг;

- масса пробоотборника с воздухом, кг;

- плотность дистиллированной воды в зависимости от комнатной температуры, определяемая по таблице А.1, кг/м³;

1,20445 - плотность сухого воздуха стандартного состава при стандартных условиях, кг/м³;

K - коэффициент для приведения плотности сухого воздуха при стандартных условиях к фактическим условиям в лаборатории (t, Р_б), вычисляемый по формуле

,

(А.2)

где 293,15 - стандартная температура, К;

- барометрическое давление, кПа;

273,15 - поправка для перевода температуры из градусов по шкале Цельсия в градусы по шкале Кельвина, К;

t - температура воздуха, измеренная возле весов, при взвешивании пустого пробоотборника, °С;

101,325 - стандартное давление, кПа.

Таблица А.1 - Значения плотности дистиллированной воды при различных температурах, рассчитанные по данным таблиц ГСССД [4]

Температура, °С		Плотность дистиллированной воды, кг/м3
		0,0		0,2		0,4		0,6		0,8
15	999,10		999,07		999,04		999,01		998,98
16	998,94		998,91		998,88		998,84		998,81
17	998,78		998,74		998,70		998,67		998,63
18	998,60		998,56		998,52		998,48		998,44
19	998,41		998,37		998,33		998,29		998,25
20	998,20		998,16		998,12		998,08		998,04
21	997,99		997,95		997,91		997,86		997,82
22	997,77		997,73		997,68		997,63		997,59
23	997,54		997,49		997,44		997,39		997,35
24	997,30		997,25		997,20		997,15		997,10
25	997,05		996,99		996,94		996,89		996,84
26	996,78		996,73		996,68		996,62		996,57
27	996,51		996,46		996,40		996,35		996,29
28	996,23		996,18		996,12		996,06		996,00
29	995,95		995,89		995,83		995,77		995,71
30	995,65		995,59		995,53		995,46		995,40

За результат определения водного числа пробоотборника принимают среднеарифметическое значение результатов двух измерений, если выполняется условие приемлемости

,

(А.3)

где , - результаты двух измерений водного числа пробоотборника, дм³_;

100 - коэффициент для перевода долей в проценты.

Если условие по А.3 не выполняется, то выясняют причины неудовлетворительного результата, устраняют их и повторяют определение.

Результат определения водного числа пробоотборника регистрируют в кубических дециметрах с разрядностью до пятого десятичного знака.

Водное число пробоотборника определяют после его изготовления, ремонта, изменения конструкции или замены пробоотборника или оборудования и в период эксплуатации не реже одного раза в квартал.

А.7 Отбор проб

А.7.1 Отбор проб нестабильного газового конденсата проводят по ГОСТ Р 55609 с учетом требований настоящего раздела.

А.7.2 Отбор проб нестабильного газового конденсата для определения плотности НГК при термобарических условиях отбора проводят в пробоотборники, соответствующие требованиям А.2.

А.7.3 Перед отбором пробы НГК следует убедиться, что в точке отбора выполняется условие однофазности потока НГК, выражаемое соотношением

,

(А.4)

где Р - абсолютное давление НГК в рассматриваемой точке потока, МПа;

- давление насыщения НГК на данном узле учета, полученное в результате измерения или расчета, МПа;

- абсолютная погрешность определения величины Р_н, МПа.

А.7.4 Собирают систему пробоотбора по схеме, приведенной на рисунке А.2. Расстояние между выходным штуцером пробоотборника и карманом для термометра 8 должно быть по возможности минимальным. Необходимо обеспечить максимальную возможную близость температуры НГК в пробоотборнике к его температуре в конденсатопроводе. При необходимости пробоотборные линии и пробоотборник термоизолируют.

1 - конденсатопровод; 2 - пробоотборное устройство; 3 - запорный вентиль конденсатопровода; 4 - пробоотборная линия; 5, 7 - вентили пробоотборника; 6 - пробоотборник; 8 - карман для термометра; 9 - термометр; 10 - манометр; 11 - вентиль; 12 - сепаратор; 13 - емкость для сбора жидкости. Материальные потоки: I - НГК, II - газ дегазации НГК на сброс, III - жидкий остаток дегазации НГК

Рисунок А.2 - Схема пробоотбора НГК

А.7.5 Перед началом отбора проб вентили 3, 5, 7 и 11 должны быть закрыты. Последовательно открывают вентили 3, 5, 7. После выравнивания давления в системе пробоотбора с давлением в конденсатопроводе закрывают вентиль 3. Пробоотборную систему проверяют на герметичность обмыливанием или путем измерения значения относительного падения давления, которая за 10 мин. не должна превышать 1 % от начального давления. При наличии утечек стравливают давление из системы вентилем 11, находят и устраняют течи и повторяют последовательность действий по А.7.4-А.7.5.

А.7.6 Открывают вентиль 3, дожидаются прекращения изменения давления в системе, после чего приоткрывают вентиль 11, при этом давление в пробоотборной системе не должно быть ниже давления в конденсатопроводе более чем на 0,05 МПа, в противном случае понижают расход конденсата через систему, закручивая вентиль 11. Через пробоотборник пропускают 3-5-кратный объем НГК, для чего измеряют объем накапливающейся в емкости 13 жидкости. Если после пропускания 3-5 объемов НГК через пробоотборник температура в системе пробоотбора отличается от температуры в трубопроводе более чем на 0,5 °С, то пропускают НГК дальше, до необходимого снижения разницы температур. После окончания пропускания НГК через систему перекрывают вентиль 11, через 1 мин. последовательно закрывают вентили 7, 5 и 3, отсоединяют пробоотборник.

А.7.7 Записывают температуру и давление в системе пробоотбора кратностью 0,2 °С и 0,025 МПа соответственно.

Примечание - При транспортировании и последующем хранении пробоотборника с отобранной пробой НГК следует избегать нагрева пробоотборника до температуры, превышающей температуру НГК в конденсатопроводе при отборе проб более чем на 10,0 °С во избежание утечек НГК через уплотнения пробоотборника или его разрыва от давления расширяющейся жидкости.

А.8 Проведение измерений

А.8.1 Плотность НГК , кг/м³, вычисляют по формуле

,

(А.5)

где 1000 - коэффициент для перевода дм³ в м³;

- масса пробы НГК, кг;

V - водное число пробоотборника по А.3, дм³.

А.8.1.1 Массу пробы НГК m_пр, кг, вычисляют по формуле

,

(А.6)

где m - масса пробоотборника с пробой НГК, кг,

- масса пустого пробоотборника без воздуха, кг.

А.8.1.2 Массу пустого пробоотборника без воздуха m_по, кг, вычисляют по формуле

,

(А.7)

где - масса пробоотборника с воздухом, кг;

0,00120445 - плотность сухого воздуха стандартного состава при стандартных условиях, кг/дм³;

V - водное число пробоотборника по А.3, дм³;

K - коэффициент для приведения плотности сухого воздуха при стандартных условиях к фактическим условиям в лаборатории по А.3.

Примечание - Если температура t_p в конденсатопроводе при отборе проб отличается от температуры t в лаборатории при определении водного числа пробоотборника более чем на 10,0 °С, в формуле (17) используют приведенное к рабочей температуре t_p водное число пробоотборника V_p, дм³, которое вычисляют по формуле

,

(А.8)

где - водное число пробоотборника при температуре в лаборатории по А.3, дм³;

- температурный коэффициент линейного расширения материала пробоотборника для соответствующего диапазона температур, °С^-1. Например, для стали 12X18H10T  =  °С^-1 по данным таблиц ГСССД [5].

А.9 Обработка и оформление результатов измерений

А.9.1 За результат определения плотности НГК принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных измерений, если выполняется условие приемлемости

,

(А.9)

где , - результаты параллельных измерений плотности НГК, кг/м³;

100 - коэффициент для перевода долей в проценты;

r - значение предела повторяемости (см. таблицу А.2), %.

А.9.2 Если условие по А.8 не выполняется, получают еще один результат в полном соответствии с методикой настоящего стандарта. За результат определения принимают среднеарифметическое значение результатов трех измерений, если выполняется условие

,

(А.10)

где , - максимальное и минимальное значения из полученных трех результатов параллельных измерений плотности НГК, кг/м³;

100 - коэффициент для перевода долей в проценты;

, , - результаты параллельных измерений плотности НГК, кг/м³;

- значение критического диапазона для уровня вероятности Р = 0,95 и n - результатов измерений, которое вычисляют по формуле

,

(А.11)

где f(n) - коэффициент критического диапазона для n - результатов измерений;

- показатель повторяемости (см. таблицу А.1), %.

Для количества измерений n = 3 коэффициент критического диапазона f(n) = 3,3.

Если условие по А.11 не выполняется, выясняют причины превышения критического диапазона, устраняют их и повторяют выполнение измерений.

А.9.3 Результат определения плотности НГК в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде

,

(А.12)

где - среднеарифметическое значение результатов n измерений, признанных приемлемыми по А.9.1 и А.9.2, кг/м³;

- границы относительной погрешности определения плотности НГК, % (см. таблицу А.2).

Результат вычисления плотности НГК с учетом погрешности всего метода определения записывают с разрядностью до одного десятичного знака.

Все прочие промежуточные величины, используемые для расчета основных показателей, если специально не указана разрядность их записи, записываются с разрядностью до пяти значащих цифр.

А.10 Метрологические характеристики

При соблюдении всех регламентированных условий и проведении анализа в точном соответствии с данной методикой значение погрешности (и ее составляющих) результатов измерений не превышает значений, приведенных в таблице А.2.

Таблица А.2 - Метрологические характеристики методики определения плотности НГК

Диапазон измерений плотности НГК, кг/м3	Показатель точности (границы относительной погрешности) , %, при Р = 0,95	Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости) , %	Предел повторяемости r, %, Р = 0,95, n = 2
От 400,0 до 900,0 включ.	0,9	0,2	0,55

А.11 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории

А.11.1 Контроль качества результатов измерений в лаборатории при определении плотности НГК осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6, используя контроль стабильности среднеквадратического (стандартного) отклонения промежуточной прецизионности по ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 (пункт 6.2.3) и контроль погрешности. Проверку стабильности осуществляют с применением контрольных карт Шухарта по ГОСТ Р ИСО 7870-2.

А.11.2 Периодичность контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории. Рекомендуется устанавливать контролируемый период таким образом, чтобы количество результатов контрольных измерений находилось в интервале от 20 до 30.

А.11.3 При неудовлетворительных результатах контроля, например при превышении предела действия или регулярном превышении предела предупреждения, выясняют причины этих отклонений, в том числе проводят смену используемых реактивов, проверяют качество работы исполнителя измерений.

А.12 Контроль погрешности измерений

А.12.1 Контроль погрешности измерений плотности НГК осуществляют путем определения плотности нормального гексана (далее - гексана) по А.8.

А.12.2 Пробоотборник заполняют гексаном таким же образом, как и водой при определении водного числа, затем протирают льняной тканью, смоченной спиртом, высушивают чистым воздухом и взвешивают, записывают фактическую температуру в лаборатории кратностью 0,2 °С. Значение плотности гексана , кг/м³, вычисляют по формуле

,

(А.13)

где 1000 - коэффициент для перевода дм³ в м³;

- масса пробоотборника с гексаном, кг;

- масса пустого пробоотборника без воздуха, кг;

V - водное число пробоотборника по А.3, дм³.

А.12.3 За результат определения принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных измерений плотности гексана, если выполняется условие приемлемости

,

(А.14)

где , - результаты параллельных измерений плотности гексана, кг/м³;

100 - коэффициент для перевода долей в проценты.

Если условие по А.14 не выполняется, то выясняют причины неудовлетворительного результата, устраняют их и повторяют определение плотности гексана.

Погрешность измерений определяют относительной разностью результата измерений плотности гексана и значения плотности гексана при данной температуре по таблице А.3.

Разность между полученным и табличным значениями плотности гексана не должна превышать  0,9 % табличного значения плотности гексана (см. таблицу А.3).

Контроль погрешности проводят в случае ремонта, изменения технических характеристик, конструкции, замены отдельных частей или всего оборудования, используемого для определения плотности НГК, но не реже одного раза в квартал.

Таблица А.3 - Значения плотности нормального гексана при различных температурах, рассчитанные по данным таблиц ГСССД [6]

Температура, °С	Плотность нормального гексана, кг/м3
	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8
15	663,92	663,74	663,55	663,37	663,19
16	663,01	662,83	662,64	662,46	662,28
17	662,10	661,92	661,73	661,55	661,37
18	661,19	661,01	660,82	660,64	660,46
19	660,28	660,09	659,91	659,73	659,55
20	659,36	659,18	659,00	658,81	658,63
21	658,45	658,27	658,08	657,90	657,72
22	657,53	657,35	657,17	656,98	656,80
23	656,62	656,43	656,25	656,07	655,88
24	655,70	655,51	655,33	655,15	654,96
25	654,78	654,60	654,41	654,23	654,04
26	653,86	653,67	653,49	653,31	653,12
27	652,94	652,75	652,57	652,38	652,20
28	652,01	651,83	651,64	651,46	651,27
29	651,09	650,90	650,72	650,53	650,35
30	650,16	649,98	649,79	649,61	649,42