ПНСТ 686-2022

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Нефтяная и газовая промышленность

СИСТЕМЫ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ

Измерения многофазных потоков. Методические указания

Petroleum and natural gas industries. Subsea production systems. Multiphase flow measurements. Methodical guidelines

ОКС 75.020

Срок действия с 2023-06-30

до 2026-06-30

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 30 декабря 2022 г. N 162-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: inf@gazprom335.ru 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 программе предусмотрена разработка национальных и предварительных национальных стандартов, областью применения которых являются системы подводной добычи углеводородов.

Целью разработки настоящего стандарта является создание методических указаний по проектированию и эксплуатации измерительных установок для многофазных измерений в системах подводной добычи углеводородов.

     1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на многофазные расходомеры, устанавливаемые под водой на оборудование системы подводной добычи углеводородов.

1.2 Настоящий стандарт устанавливает общие положения и правила применения многофазных расходомеров.

1.3 В соответствии с Федеральным законом [1], статья 2, настоящий стандарт применяется в целях накопления опыта в отношении объекта стандартизации для возможной последующей разработки на его основе национального стандарта.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.637 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений массового расхода многофазных потоков

ГОСТ 34100.3 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения

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, определения и сокращения

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

3.1.1

3.1.2

3.1.3

3.1.4 кросс-корреляция (взаимнокорреляционная функция): Метод оценки сходства двух рядов значений сигналов или функций в зависимости от смещения одного относительно другого.

3.1.5 средняя скорость фазы: Гипотетическая (искусственная) скорость потока, рассчитанная так, как если бы данная фаза или жидкость были единственными, текущими или присутствующими в данной площади поперечного сечения.

3.1.6 проливной стенд: Эталон, предназначенный для воспроизведения, хранения и передачи характеристик многофазных потоков рабочим средствам измерений с целью обеспечения единства измерений характеристик многофазных потоков.

3.1.7 число Рейнольдса: Безразмерная величина, характеризующая отношение инерционных сил к силам вязкого трения в вязких жидкостях и газах.

3.1.8 обводненность: Содержание воды в продукции скважины, определяемое как отношение дебита воды к сумме дебитов нефти или газа и газоконденсата, а также воды.

3.1.9 многофазные режимы потока: Изменяющиеся в пространстве и времени режимы движения жидкой и газовой фаз, проходящих через трубу.

3.1.10

3.1.11 режим потока: Условия течения многофазного потока.

3.1.12 измерительная установка для многофазных измерений: Совокупность функционально объединенных и расположенных в одном месте мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, программного обеспечения и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких величин, используемых для определения параметров многофазных потоков нефтегазоводяной смеси.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

     4 Общие положения

4.1 Описание многофазных режимов потоков

4.1.1 Многофазные потоки часто классифицируются в режимах движения фаз, характеристики которых зависят от ряда свойств. Распределение флюидных фаз в пространстве и времени отличается для различных режимов потока и, как правило, не находится под контролем конструктора или оператора.

4.1.2 Режимы движения потока изменяются в зависимости от условий эксплуатации, свойств флюидов, скорости потока, а также ориентации и геометрии трубы, через которую протекают текучие среды. Переход между различными режимами потока является постепенным процессом. Определение режимов потока в трубах в производственных ситуациях является сложным процессом, а их описание несколько произвольно, поскольку их идентификация во многом зависит от интерпретации наблюдателя.

4.1.3 Основными механизмами, связанными с формированием различных режимов потока, являются:

- переходные процессы;

- геометрия и ориентация трубопровода;

- гидродинамические эффекты;

- их комбинации.

Переходные процессы, характеризующиеся переменным потоком, существующим длительное время, происходят в результате изменений условий протекания потока. Открытие и закрытие клапанов являются примерами операций, которые вызывают переходные процессы. Конструкция фонтанной арматуры или манифольда и рельеф местности влияют на геометрию (не включая площадь поперечного сечения трубы) и/или наклон трубопровода. Такие эффекты являются особенно важными в подводных трубопроводах. Некоторые режимы потока, генерируемые таким образом, могут преобладать в течение нескольких километров; примером такого эффекта служит сильное засорение райзера. В отсутствие эффектов переходного процесса и влияния геометрии трубопровода установившийся режим потока полностью определяется гидродинамическими эффектами, то есть скоростью потока, свойствами флюидов и диаметром трубы.

4.1.4 Режимы потока следует относить к следующим группам: дисперсный, разделенный, переменный потоки и их комбинации, - как показано на рисунках 1-4.

На рисунке 1 приведены режимы дисперсного потока (0), которые возникают, когда небольшие количества одной фазы диспергируются во второй доминирующей фазе. Примерами таких потоков являются пузырьковое течение и поток капель нефти в газовой струе (см. рисунок 2). Разделенный поток (0) характеризуется прерывистым распределением фазы в радиальном направлении и постоянным распределением фазы в осевом направлении. Примерами разделенных потоков являются потоки с низкокапельной унесенной фракцией (см. рисунок 3).

Переменный поток характеризуется тем, что он является прерывистым в осевом направлении и, следовательно, обнаруживает локально неустойчивое поведение. Примерами таких потоков являются вспененный и пробковый потоки (см. рисунок 4).

Режимы потока, показанные на рисунках 1-4, представляют собой гидродинамические двухфазные газожидкостные режимы потока.

Рисунок 1 - Режимы дисперсного потока

Рисунок 2 - Примеры дисперсного потока