ГОСТ 33697-2015 (ISO 10414-2:2011). Межгосударственный стандарт. Растворы буровые на углеводородной основе. Контроль параметров в промысловых условиях

11 Определение электрической устойчивости

 

11.1 Принцип

 

11.1.1 Электрическая устойчивость (ES) бурового раствора на углеводородной основе связана со стабильностью его эмульсии и нефтесмачивающей способностью. ES определяют путем подачи линейно изменяемого напряжением синусоидального электрического сигнала через пару параллельных, плоско-пластинчатых электродов, погруженных в буровой раствор. Полученный ток остается низким до достижения порогового напряжения, после чего ток резко возрастает. Это пороговое напряжение называют электрической устойчивостью бурового раствора на углеводородной основе и определяют как напряжение (пиковое в вольтах), измеренное при достижении тока 61 мкА.

Примечание - Синусоидальное изменение, указанное для линейного изменения напряжения, более эффективно подает напряжение на раствор и дает значительно более низкие значения ES (зачастую менее половины), чем остроконечная форма волны прибора, описанная в предыдущих изданиях данной части стандарта [33]. Симметрия синусоидального сигнала также подавляет скопление твердой фазы на поверхности электродов и повышает воспроизводимость испытаний. Для дальнейшего улучшения воспроизводимости спецификация прибора включает автоматическое линейное изменение напряжения с фиксированной скоростью изменения.

 

11.1.2 Химический состав и опытные данные о сдвиге бурового раствора не напрямую контролируют абсолютную величину ES. Соответственно, не следует интерпретировать нефтесмачиваемое состояние бурового раствора по единичным измерениям ES. Для принятия решений о внесении изменений на основе значений ES необходимо руководствоваться опытом.

 

11.2 Аппаратура

 

11.2.1 Измеритель электрической устойчивости со следующими характеристиками:

- форма сигнала синусоидальная, < 5% общих нелинейных искажений;

- частота постоянного тока - (340 +/- 10) Гц;

- единицы на выходе вольт пикового напряжения;

- скорость изменения - (150 +/- 10) В/с в автоматическом режиме;

- диапазон - (3 +/- 2000) В (пик);

- ток срабатывания - (61 +/- 5) мкА (пик).

11.2.2 Электроды со следующими характеристиками:

- материал гнезда, стойкий к компонентам бурового раствора на углеводородной основе при температуре до 105 °C (220 °F);

- материал - коррозионно-стойкий металл;

- диаметр - (3,18 +/- 0,03) мм [(0,125 +/- 0,001) дюйма];

- расстояние (зазор) (1,55 +/- 0,03) мм [(0,061 +/- 0,001) дюйма] при 22 °C (72 °F).

11.2.3 Калибровочные резисторы/диоды со следующими характеристиками:

- количество - два (для низкого и высокого напряжения);

- тип - стандартный резистор или опорные диоды;

- диапазон - дают показания напряжения (ES):

        - низкого: от 500 до 1000 В;

        - высокого: > 1900 В;

- точность - 2% ожидаемого напряжения, температурная поправка - по таблице производителя (при необходимости, если предоставлена).

Примечание - Стандартные резисторы используются для проверки отношения показаний напряжения к току срабатывания. Опорные диоды проверяют показания напряжения непосредственно. Оптимальное доверие к работе измерителя электрической устойчивости достигается при использовании резисторов и диодов.

 

11.2.4 Термометр диапазоном измерений от 0 до 105 °C (от 32 до 220 °F).

11.2.5 Вискозиметр Марша.

11.2.6 Чаша вискозиметра с регулируемой температурой.

11.2.7 Изопропиловый спирт.

 

11.3 Калибровка и проверка работы оборудования

 

11.3.1 Электродный зонд и кабель проверяют на предмет повреждений.

11.3.2 Проверяют отсутствие осадка по всей длине зазора между электродами и отсутствие загрязнений и влаги на соединении с прибором.

11.3.3 Электродный зонд отсоединяют (если возможно) и проводят линейное изменение напряжения, следуя инструкции к измерителю электрической устойчивости. Если измеритель работает правильно, показание ES должно достичь максимального напряжения, допустимого для данного прибора.

11.3.4 Электродный зонд вновь подсоединяют к измерителю и повторяют линейное изменение напряжения на воздухе. Вновь показание ES должно достичь максимального напряжения, допустимого для данного прибора. Если этого не происходит, возможно, требуется очистка или замена электродного зонда и соединителя.

11.3.5 Линейное изменение напряжения повторяют с электродным зондом, опущенным в водопроводную воду. Показание ES не должно превышать 3 В. Если показание ES превышает 3 В, электродный зонд необходимо очистить или заменить.

11.3.6 Точность измерителя ES проверяют стандартными резисторами или опорными диодами (см. примечание к 11.2.3). Показания ES должны лежать в пределах 2,5% (совокупная неопределенность измерителя и резистора/диодов) от ожидаемых значений. Если показания ES выходят за данный диапазон, прибор необходимо вернуть поставщику для настройки или ремонта.

Примечание - Процедура, указанная в данном подразделе (11.3), не проверяет форму колебаний, частоту переменного тока или скорость линейных изменений. Периодическая проверка измерителя и электродного зонда квалифицированным техником обеспечит соответствие обоих приборов всем требованиям.

 

11.4 Методика

 

11.4.1 Проводят калибровку/проверку работы оборудования (см. 11.3).

11.4.2 Пробу бурового раствора процеживают через воронку Марша (см. 7.2).

11.4.3 Пробу бурового раствора помещают в чашу вискозиметра температурой (50 +/- 2) °C [(120 +/- 5) °F]. Записывают температуру бурового раствора.

11.4.4 Корпус электродного зонда тщательно очищают чистым бумажным полотенцем. Несколько раз прочищают полотенцем зазор между электродами. Электродный зонд погружают и вращают в углеводородной основе, использованной для приготовления бурового раствора. Если углеводородная основа отсутствует, допускается использовать другой углеводород или мягкий растворитель, такой как изопропиловый спирт. Электродный зонд очищают и сушат, как указано выше.

Примечание - Не допускается использование для очистки электродного зонда или кабеля моющих растворов или ароматических растворителей, таких как ксилол.

 

11.4.5 Пробу, нагретую до 50 °C (120 °F), перемешивают вручную электродным зондом примерно 10 с для достижения однородного состава и температуры бурового раствора. Электродный зонд устанавливают так, чтобы он не касался дна или стенок емкости, а поверхности электродов были полностью покрыты пробой.

Примечание - Использование штатива для крепления зонда поможет предотвратить его соприкосновение с дном и стенками емкости.

 

11.4.6 Начинают линейное изменение напряжения. Процедуру выполняют в соответствии с руководством к измерителю электрической устойчивости. В ходе испытания не допускается двигать электродный зонд.

11.4.7 По завершении линейного изменения напряжения отмечают значение ES, отображаемое устройством для снятия показаний.

11.4.8 Повторяют процедуру с той же пробой бурового раствора. Полученные два значения ES не должны различаться более чем на 5%. Если разность между значениями составляет более 5%, необходимо проверить измеритель или зонд на наличие неисправности.

11.4.9 Записывают среднее значение двух измерений ES.