Что означает нулевое давление шкалы манометра. Требования к манометрам

Единицы измерения давления

Основной единицей давления в системе СИ является паскаль (Па).

«Один паскаль - это давление на плоской поверхности под действием силы, которая направлена перпендикулярно и равномерно распределена к поверхности и равняется 1 Ньютону».

На практике используют килопа-скаль (кПа) или мегапаскаль (МПа), так как единица Па слишком мала.

В эксплуатируемых в настоящее время манометрах также используется единица системы МКГСС (метр, кило-грамм-сила, секунда) килограмм-сила на квадратный метр () и внесистемные единицы измерения к примеру килограмм-сила на квадратный сантиметр ().

Также распространенной единицей измерения является бар (1 бар =10 Па = 1,0197 кгс/см). Именно в барах градуированы исследуемые манометры.

Соотношения между единицами измерения давления можно вычислить по формуле:

P 1 =KЧP 2 , (1.4 )

где P 1 - давление в нужных единицах; P 2 - давление в исходных единицах.

Значение коэффициента K приведены таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Манометры. Классификация манометров

ГОСТ 8.271-77 определяет манометр как при-бор или измерительную установку для определения действительного значения давления или разности давлений.

Манометры классифицируются по следующим характеристикам:

типу давления, на которое рассчитан манометр;
принципу действия манометра;
назначению манометра;
классу точности манометра;
особенностям измеряемой среды;

Классифицируя манометры по типу измеряемого давления, можно разделить на:

- измеряющие абсолютное давление;
- измеряющие избыточное давление;
- измеряющие разряженное давление, которые называются вакуумметры;

Большинство выпускаемых манометров предназначены для измерения избыточного давления. Их особенность заключается в том, что при воздействии атмосферного давления на чувствительный элемент, приборы показывают “ноль”.

Также существует множество вариаций приборов, объединенных единым названием “манометр”, например мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, дифнанометры.

Мановакуумметр- манометр, с возможностью измерения как избыточного давления, так и давление разреженного газа (вакуума).

Напоромер- манометр, позволяющий измерить сверхмалые значения избыточного давления (до 40 кПа).

Тягомер- вакуумметр, позволяющий измерить малые значения вакуумметрического давления (до -40 кПа).

Дифнанометр- прибор, предназначенный для измерения разности давления в двух точках.

«По принципу действия манометры классифицируются на:

- жидкостные;
- деформационные;
- грузопоршневые;
- электрические;».

К жидкостным относят манометры, принцип действия которых основан на разности давлений давлением столба жидкости. Примером такого манометра являются U- образные манометры. Они состоят из градуированных сообщающихся сосудов, в которых измеряемое давление можно определить по уровню жидкости в одном из сосудов.

Рис. 1.1. U-образиый жидкостный стеклян-ный мановакуумметр:

1 -- U-образная стеклянная трубка; 2 --скобы крепления; 3 -- основа; 4 -- шкала.

Деформационные манометры основаны на зависимости степени деформации чувствительного элемента от давления, подаваемого на этот элемент. В основном в качестве чувствительного элемента выступает трубчатая пружина. О них поподробнее мы узнаем далее.

Электрические манометры работают на основе зависимости электрических параметров чувствительного элемента преобразователя от давления.

В грузопоршневых манометрах в качестве рабочего тела используется жидкость, которая создает давление. Это давление уравновешивается массой поршня и грузов.

По количеству грузов, необходимых для равновесия мы и определяем давление, которое создает жидкость.

Рис. 1.2. Принципиальная схема грузопоршневого манометра:

1 --бак для масла, 2 --насос, 3 --клапаны, 4, 5, б --вентили подвода, слива и измерительной колонки соответст-венно, 7 --измерительная колонка, 8, 9 --стойки, 10, 11 --вентили стоек, 12 --пресс.

По назначению манометры подразделяются на общетехнические и эталонные. Общетехнические предназначены для проведения измерений в процессе производственной деятельности. В общетехнических конструктивно предусмотрена виброустойчивость к частотам находящимся в пределах 10-55 Гц. Также предусматривают устойчивость к внешним воздействиям таких как:

- попадание внешних предметов;
- температурные воздействия;
- попадание воды;

«Эталонные манометрические приборы предназначены для хранения и передачи размера единиц давления для обеспечения единства, достоверности и гарантии высокой точности измерений давления».

«По особенностям измеряемой среды все манометры классифицируются на:

общетехнические;
коррозионно-стойкие (кислотостойкие);
виброустойчивые;
специальные;
кислородные;
газовые».

Общетехнические манометрические приборы ориентированы на измерения в нормальных условиях. Изготавливаются из алюминия и медных сплавов.

Коррозионно-стойкие приборы изготавливаются из химически стойких материалов таких как сталь различной маркировки. Также снабжаются каленым многослойным стеклом.

Специальные манометры предназначены для измерения сред с отличными от нормальных условий, например для измерения давления вязких веществ или содержащих твердые частицы.

Виброустойчивые манометры используются в условиях эксплуатации, где частота вибрации превышает 55 Гц. Внутренний объем таких манометров заполняют вязкой жидкостью, например глицерином или силиконом. Корпус в виброустойчивом манометре должен быть герметичным и содержать в себе специальные уплотнители из каучуковых резин.

В газовых манометрах применяется ряд конструктивных решений, которые должны обеспечить безопасность в случае разрыва чувствительного элемента. Устанавливается разделительная перегородка между шкалой и чувствительным элементом. Смотровое окно в таких манометрах многослойное с упрочнением. На задней стенке предусмотрен разгрузочный клапан, который в случае превышения допустимого давления раскрывается и сбрасывает давление. При производстве особое внимание уделяют материалам т.к многие газы обладают специфическими свойствами.

«Кислородные манометры применяются для измерения давления в средах с долей кислорода 23% и более». Так как при контакте кислорода с некоторыми органическими веществами и минеральными маслами он детонирует к ним предъявляют строгие требования у чистоте от масел. Конструктивно не отличаются от общетехнических манометров.

Необходимые метки на манометрах

На циферблате манометра обязательно должны быть нанесены:

1) Единицы измерения;
2) Рабочее положение прибора;
3) Класс точности;
4) Наименование измеряемой среды в случаем специального исполнения прибора;

-товарный знак предприятия изготовителя;
-знак Государственного реестра;

В таблице 1.2 указаны основные обозначения на циферблате манометров.

Таблица 1.2

Также должны обозначаться метки об устойчивости к внешним условиям.

Таблица 1.3

И также обозначается степень защиты от внешних воздействий.

Как правильно подобрать технический манометр.

Каждый сосуд или трубопровод должны быть снабжены манометрами. Манометр устанавливается на штуцере сосуда или трубопроводе между сосудом и запорной арматурой. Манометры должны иметь класс точности не ниже: 2,5 – при рабочем давлении сосуда до 2,5 МПА (25 кгс/см2), 1,5 – при рабочем давлении сосуда выше 2,5МПА (25 кгс/см2). Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы. На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление в сосуде. Взамен красной черты разрешается прикреплять к корпусу манометра металлическую пластину, окрашенную в красный цвет и плотно прилегающую к стеклу манометра. Манометр должен быть установлен так, чтобы его показания были отчётливо видны обслуживающему персоналу. Диаметр корпуса манометров, устанавливаемых на высоте до 2-х метров от уровня площадки наблюдения за ними, должен быть не менее 100 мм, на высоте от 2-х до 3-х метров – не менее 160 мм. Установка манометров на высоте более 3 метров от уровня площадки не разрешается.

Манометр не допускается к применению в случаях, когда:

отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении поверки;

просрочен срок поверки;

стрелка при его отключении не возвращается к нулевому показанию шкалы на величину, превышающую половину допускаемой погрешности для данного прибора;

разбито стекло или имеются повреждения на корпусе, которые могут отразиться на правильности его показаний.

Поверка манометров с их опломбированием или клеймением должна производиться не реже одного раза в 12 месяцев. Кроме того, не реже одного раза в 6 месяцев на объекте должна производиться дополнительная проверка рабочих манометров контрольным манометром с записью результатов в журнал контрольных проверок.

9. Технологическая схема колонны отдувки сероводорода УПВСН (ДНС) – описание.

Колонна отдувки сероводорода предназначена для удаления сероводорода из нефти. Смысл процесса заключается в том, что газ, очищенный от сероводорода при многократном контакте, сероводород содержащей нефтью, выделяет сероводород из нефти. Чем лучше контакт газа с нефтью, тем лучше очищение нефти.

Описание технологической схемы:

Сероводород, содержащий нефть, после печей ПТБ-10 №1,2,3 подается в верхнюю часть колонны К-1. Для обеспечения хорошего контакта нефти с газом, полость колонны заполнена специальными насадками типа АВР (см.рис.), по которым нефть оттекает в нижнюю часть колонны.

Для предотвращения проскока газа через низ колонны, необходимо, поддерживать в нижней части колонны определенный уровень жидкости, он поддерживается с помощью электрозадвижки автоматически.

1) поддерживать соответствующее соотношение газа к нефти. Если электрозадвижка открыта полностью, но газа не хватает, значит МУСО не обеспечивает необходимым количеством газа, надо позволить на МУСО и предупредить ответственных ИТР цеха.

2) если уровень в колонне выше максимального и произошел резкий рост давления в колонне, значит, колонна наполнилась нефтью и нефть попала на теплообменник. Необходимо, немедленно снизить расход нефтина Н-1, Н-2, проверить эл.задвижку (не закрылась ли), приоткрыть байпас на эл.задвижке.

10. Уровнемер У-1500 – назначение, устройство, принцип работы.

Уровнемер У1500 предназначен для автоматического дистанционного определения уровня жидкости (или уровня раздела фаз) в резервуаре по двум независимым каналам (датчикам) и отображения результатов измерений на цифровом дисплее с поочередной индикацией по каждому каналу, а также выдачи результата измерений в виде аналогового токового сигнала (только по первому каналу) и в виде цифрового сигнала по последовательному каналу в стандарте В5-485 для использования в системах управления, сигнализации и регистрации.

Кроме того, предусмотрена возможность задавать и непрерывно контролировать два значения уровня: верхний сигнализируемый уровень (ВСУ) и нижний сигнализируемый уровень (НСУ), при достижении которых срабатывают звуковая и световая сигнализация, а так же активизируются соответствующие реле и оптрон.

В процессе работы ведется непрерывный контроль работоспособности датчиков и линий связи с соответствующей световой и звуковой сигнализацией отказов по каждому каналу.

Диапазон измерения, м 0,2..15
Дискретность измерения, см 1
Длина линии связи, м, не более 1000
Вид кабеля коаксиальный (РК-50, РК-75)

Порядок подготовки аппарата к ремонту.

К самостоятельной работе по обслуживанию сосудов, работающих под давление, допускаются операторы ООУ:

Не моложе 18 лет, на месторождениях с высоким содержанием сероводорода допускаются лица не моложе 21 года;

Имеющие медицинское заключение о пригодности к работе в дыхательных аппаратах изолирующего типа;

Прошедшие обучение, проверку знаний и имеющие удостоверение на право обслуживание сосудов, работающих под давление;

Прошедшие вводный инструктаж, инструктаж на рабочем месте и проверку знаний по специфике выполняемой работе, в том числе по электробезопасности, с присвоением II квалификационной группы; -прошедшие занятия по пожарно-техническому минимуму и имеющие удостоверение по технике пожарной безопасности.

Перед началом работы необходимо проверить и привести в порядок спецодежду, спецобувь и другие средства индивидуальной защиты (противогаз фильтрующий изолирующего типа, шланговый противогаз ПШ-1 или ПШ-2, предохранительный пояс, рукавицы, лестницы, спасательные верёвки, каски, диэлектрические перчатки). Все средства защиты должны быть проверены и иметь соответствующую документацию о проведённом контроле. Перед проведением работ по обслуживанию сосуда (ревизия ППК, внутренний осмотр сосуда) должен быть оформлен наряд-допуск на проведение газоопасных работ. Перед проведением внутреннего осмотра аппарат надо остановить, стравить давление до атмосферного, освободить от заполняющей его среды, установить заглушки во фланцевые соединения подводящих и отводящих трубопроводов. Затем произвести пропарку аппарата не менее 24-х часов, слить в канализацию конденсат, далее охладить до температуры, не превышающей 30 градусов по Цельсию, установить заглушку на дренажную задвижку. Взять анализ воздушной среды на загазованность в нескольких местах внутри аппарата. Если загазованность превышает ПДК, аппарат заново пропаривают, затем берут анализ воздушной среды. Перед началом газоопасных работ ответственный за их проведение должен опросить каждого исполнителя о его самочувствии. Входить в газоопасное место можно только с разрешения ответственного за проведение работ и в соответствующих средствах защиты, надетых за пределах опасной зоны.

В тексте используется термин «манометр», название манометр – обобщающее. Под этим понятием подразумеваются также вакуумметры и мановакуумметры. Данный материал не имеет отношения к цифровым приборам.
Манометры – приборы, которые широко применяются в промышленности и жилищно-комунальном хозяйстве. На предприятиях в производственном процессе возникает необходимость контроля давления жидкостей, пара и газа. В зависимости от специализации предприятия возникает потребность в измерении различных сред. Для этой цели разработаны манометры разного назначения. Отличие приборов обусловлено измеряемой средой и условиями в которых производится измерение. Манометры отличаются конструкцией, размером, резьбой присоединения, единицами измерения и возможным диапазоном измерения, классом точности, а также материалом изготовления, от которого зависит возможность использования прибора в условиях агрессивных сред. Выбор прибора, который не соответствует выполняемым задачам, влечет за собой выход из строя прибора ранее предполагаемого срока эксплуатации, погрешностям результатов измерения, или переплате за неиспользуемые функции прибора.

Классификация манометров в зависимости от критериев

В зависимости от области применения.

Технические манометры стандартного исполнения – применяют для определения избыточного и вакуумметрического давления неагрессивных, некристаллизующихся сред: жидкостей, пара и газа.

Технические специальные – этот вид манометров применяют для измерения конкретных сред (например, агрессивных) или в особых условиях (повышенной вибрации или температуры и пр.).

Специальные приборы:

Аммиачные, также как и коррозионностойкие манометры в своей конструкции имеют детали и механизмы из нержавеющей стали и сплавов, которые устойчивы к агрессивным средам, в результате чего данный вид приборов можно использовать для работы, где предусмотрено взаимодействие с агрессивной средой.

Виброустойчивые манометры можно использовать в условиях воздействия вибрации превышающей в 4-5 раз частоту вибрации, допустимой для работы обычного манометра.
Главная отличительная черта виброустойчивых манометров – наличие специального демпфирующего устройства, которое находится перед манометром. Данный аппарат способствует сокращению пульсации давления.
Некоторые виды виброустойчивых манометров могут заполняться демпфирующей жидкостью. Устойчивость к вибрации достигается благодаря вибропоглощающему веществу, в качестве которого выступает глицерин.

Манометры точных измерений используют в сферах гос. мертологического контроля, в теплоснабжении, водоснабжении, энергетике, машиностроении и др. Кроме того их применяют в качестве эталона при поверке и калибровке приборов для измерения давления с соблюдением требований соответствия классов точности прибора, используемого в качестве образца, и поверяемого прибора.

Железнодорожные манометры используют для измерения избыточного вакуумметрического давления сред, неагрессивных по отношению к медным сплавам в системах и установках подвижного ж/д состава и для измерения давления хладонов в холодильных машинах в вагонах-рефрижераторах.
Корпуса манометров в зависимости от области применения окрашивают в соответствующие цвета. Аммиачные – в желтый, для водорода в темно-зеленый, для горючих легковоспламеняющихся газов – в красный, для кислорода – голубой, для негорючих газов – черный.

Электроконтактные манометры. Особенность электроконтактных манометров в том, что это приборы с электроконтактной группой. Предназначены для измерения давления неагрессивных, некристаллизующихся сред (пара, газа, в том числе кислорода), а также замыкания и размыкания электрических цепей при достижении определенного предела давления. Электороконтактный механизм позволяет осуществлять регулировку изменяемой среды.
Возможные варианты исполнения контактных групп электроконтактных манометров, согласно ГОСТ 2405-88:
III – два размыкающих контакта: левый указатель синего цвета (min), правый красного цвет (max);
IV – два замыкающих контакта: левый указатель красного цвета (min), правый синего цвета (max);
V – левый контакт размыкающий (min); правый замыкающий контакт (max) – цвет указателей — синие;
VI – левый контакт замыкающий (min); правый контакт размыкающий (max) – цвет указателей — красные.
Вариант V в основном на предприятиях принимают в качестве стандартного. Если не указан тип исполнения – как правило, это будет вариант V. В любом случае можно идентифицировать тип контактной группы в зависимости от цвета указателей.
В зависимости от назначения и области применения электроконтактные (сигнализирующие) манометры бывают общепромышленные и взрывозащищенные.
Вид взрывозащищенного прибора (его уровень взрывозащиты) должен соответствовать условиям повышенной опасности объекта.

Единицы измерения давления. Градуировка шкал манометров.

Шкалы манометров градуируются в одной из следующих единиц: кгс/см2, бар, кПа, МПа, при условии что прибор имеет одну шкалу. У манометров с двойной шкалой, первая проградуирована в вышеназванных единицах измерения, вторая – в psi – фунт-силах на квадратный дюйм. Psi – внесистемная единица, применяемая в USA.
В табл. 1 показано соотношение единиц измерения относительно друг друга.

Табл. 1. Соотношение единиц давления.

Тип манометров со шкалой в единицах кПа – это приборы, предназначенные для измерения низких давлений веществ в газообразном состоянии. В их конструкции в качестве чувствительного элемента служит мембранная коробка. В отличие от них манометры для измерения высокого давления имеют чувствительный элемент — изогнутую или спиральную трубку.

Диапазон измеряемых давлений.

Различают следующие виды давления: абсолютное, барометрическое, избыточное, вакуум.
Абсолютное – величина давления, измеренная относительно абсолютного вакуума. Показатель не может быть отрицательным.
Барометрическое – атмосферное давление. На него влияет высота над уровнем моря, влажность и температура воздуха. На нулевой отметке высоты над уровнем моря показатель барометрического давления принят равным 760 мм ртутного столба.
Для технических манометров эта величина принята равной нулю. Это значит, что результаты измерения не зависят от показателя барометрического давления.
Избыточное давление – величина показывающая разность между абсолютным и барометрическим давлением. Это актуально в условиях превышения абсолютного давления по отношению к барометрическому.
Вакуум — величина показывающая разность между абсолютным и барометрическим давлением, в условиях превышения барометрического давления по отношению к абсолютному. Следовательно, вакуумметрическое давление не может быть выше барометрического.
Исходя из вышесказанного, становится очевидным, что вакуумметры измеряют разряжение. Мановакуумметры перекрывают область вакуума и избыточного давления.
Функция манометров – определяют избыточное давление.
В результате стандартизации диапазонов измеряемых давлений принято их соответствие определенному ряду значений (табл. 2).
Табл. 2. Стандартный ряд значений для градуировки шкал.

Класс точности манометров.

Под классом точности прибора подразумевают допустимую погрешность, которая выражается в процентах от максимально значения шкалы манометра. Точность прибора тем выше, чем ниже погрешность. Класс точности указан на шкале прибора. Манометры одного типа могут быть с разным классом точности.

Диаметр корпуса манометра.

Наиболее распространенные диаметры корпусов манометров — 40, 50, 60, 63, 100, 150, 160, 250 мм. Но встречаются приборы и с другими размерами корпуса. Например, виброустойчивые манометры производства «УАМ» типа Д8008-В-У2 — аналог ДА8008-Вуф производства «Физтех», имеют диаметр 110 мм.

Конструкция манометров.

Для присоединения прибора к системе служит штуцер. Расположение штуцера может быть двух видов – радиальное (нижнее) и осевое (тыльное). Расположение осевого штуцера бывает центральным или смещенным относительно центра. Конструкция многих типов манометров предусматривает исключительно радиальный штуцер. Например, электроконтактные манометры.
Размер резьбы штуцера соответствует диаметру корпуса. Манометры с диаметрами — 40, 50, 60, 63 мм имеют резьбу М10х1,0-6g, М12х1,5-8g, G1/8-B, R1/8, G1/4-В, R1/4. Манометры с диаметром большего размера изготавливаются с резьбой М20х1,5-8g или G1/2-В. Европейские стандарты применяют кроме вышеназванных типов резьбы, конические – 1/8 NPT, 1/4 NPT, 1/2 NPT. В промышленных условиях в зависимости от задач и типов измеряемых сред применяют специфические присоединения. Для манометров, работающих с высоким и сверхвысоким уровнем давления, характерна внутренняя коническая резьбы или вариант цилиндрической резьбы.
В зависимости от типа аппаратуры, следует, заказывая прибор указать необходимый тип резьбы. Это поможет избежать дополнительных непредусмотренных расходов, которые повлечет за собой замена установочной арматуры.
Конструкция корпуса манометра также подбирается соответственно способу и месту установки. Для открытых магистралей конструкция приборов не предусматривает дополнительных креплений. Для приборов, устанавливаемых в шкафах или в панелях управления необходимо наличие переднего и заднего фланца.

В зависимости от исполнения выделяют следующие виды:

с радиальным штуцером без фланца;
с радиальным штуцером с задним фланцем;
с осевым штуцером с передним фланцем;
с осевым штуцером, фланец отсутствует.

Степень защиты манометров стандартного исполнения – IP40. Специальные манометры соответственно с условиями их использования изготавливают со степенью защиты IP50, IP53, IP54 и IP65.
С целью предотвращения несанкционированного вскрытия манометра, прибор должен пломбироваться. Для этого на корпусе делают проушину, укомплектованную винтом с отверстием в головке для установления пломбы.

Защита от высоких температур и перепадов давления.
Погрешность показателей измерения манометра зависит от влияния температуры окружающей среды и температуры измеряемой среды.
Для большинства приборов температурный диапазон измерения не более +60оС, максимум +80оС. Приборы некоторых производителей имеют возможность измерения давления в условиях высоких температур измеряемой среды до +150оС, или даже 300оС.
Для манометров стандартного исполнения работа в таких условиях возможна только при наличии сифонного отвода (охладителя) через который манометр подключается к системе.
Это специальная трубка, особой формы, на концах которой резьба для присоединения к магистрали и подключения манометра. Сифонный отвод создает ответвление, в котором не циркулирует измеряемая среда. Благодаря этому температура в месте подключения прибора намного ниже, чем в основной магистрали.

Кроме того, на долговечность манометра влияют резкие перепады измеряемого давления и гидроудары. С целью уменьшения влияния этих факторов применяют демпферные устройства. Демпфер устанавливается перед прибором в качестве отдельного устройства, или монтируется в канале держателя манометра.
Если нет необходимости постоянного контроля давления в системе, можно установить манометр через кнопочный кран. Это позволяет подключать прибор к магистрали лишь на время нажатия кнопки крана. Это защитит прибор без необходимости использовать демпферное устройство.

Выбор шкалы манометра.

Необходимо знать:

1 Шкалы приборов по ГОСТу

2 Требования правил к манометрам (оптимальное показание манометра, если стрелка прибора при рабочем давлении находится во 2/3 шкалы).

Для решения задачи мы имеем формулу Ршк=3/2Рраб.

Например: Дано: Рраб=36кгс/см 2 . Определить Ршк?

Решение: Ршк = 3 36/2=54кгс/см 2 .

Выбираем ближайшую шкалу по ГОСТу в сторону увеличения. Это 60 кгс/см 2

Таким образом: Ршк=60

5. Непрямой массаж сердца.

Билет № 4

1. Основные свойства горных пород

Коллектором называется горная порода, обладающая такими геолого-физическими свойствами, которые обеспечивают физическую подвижность нефти или газа в её пустотном пространистве. Подавляющая часть нефтяных и газовых месторождений приурочена к коллекторам трёх типов – гранулярным, трещинным и смешанного строения. К первому типу относятся коллекторы, сложенные песчано-алевритовыми породами, поровое пространство которых состоит из межзерновых полостей. Подобным строением порового пространства характеризуются также некоторые пласты известняков и доломитов. В чисто трещиноватых коллекторах (сложенных преимущественно карбонатами) поровое пространство образуется системой трещин. При этом участки коллектора между трещинами представляют собой плотные малопроницаемые нетрещиноватые блоки пород, поровое пространство которых практически не участвует в процессах фильтрации. На практике, однако, чаще всего встречаются трещиноватые коллекторы смешанного типа, поровое пространство которых включает как системы трещин, так и поровое пространство блоков, а также каверны и карст.

Анализ показывает, что около 60% запасов нефти в мире приурочено к песчаным пластам и песчаникам, 39% – к карбонатным отложениям, 1% – к выветренным метаморфическим и изверженным породам. Следовательно, породы осадочного происхождения – основные коллекторы нефти и газа.

В связи с разнообразием условий формирования осадков коллекторские свойства пластов различных месторождений могут изменяться в широких пределах. Характерные особенности большинства коллекторов – слоистость их строения и изменение во всех направлениях свойств пород, толщины пластов и других параметров.

Нефтяной либо газовый пласт представляет собой горную породу, пропитанную нефтью, газом и водой.

Под горной породой понимается естественный твердый минеральный агрегат определенного состава и строения, образующий в земной коре тела различной формы и размера. Горные породы делятся на три группы: осадочные, изверженные (магматические) и метаморфические. Осадочные породы возникают в результате преобразования в термических условиях поверхностной части земной коры осадков, представляющих собой выпавшие механическим или химическим путем продукты разрушения более древних пород, изверженных вулканов, жизнедеятельности организмов и растений.

Свойства горной породы вмещать (обусловлено пористостью горной породы) и пропускать (обусловлено проницаемостью) через себя жидкости и газы называются фильтрационно-ёмкостными свойствами (ФЕС).

Фильтрационные и коллекторские свойства пород нефтяных пластов характеризуются следующими основными показателями:

· гранулометрическим составом пород

· пористостью;

· проницаемостью;

· насыщенностью пород водой, нефтью и газом;

· удельной поверхностью;

· капиллярными свойствами;

· механическими свойствами.

2. Назначение направления, кондуктора, технической и эксплуатационной колонн НКТ

В проекте строительства скважины разработка ее конструкции - очень ответственный раздел. От правильного учета характера нагружения, условий работы и износа колонн за период существования скважины зависит надежность конструкции. Вместе с тем выбранная конструкция предопределяет объем работ в скважине и расход материалов и поэтому существенным образом влияет на стоимостные показатели строительства и эксплуатации скважины.

Разработка конструкции скважины начинается с решения двух проблем: определения требуемого количества обсадных колонн и глубины спуска каждой из них; обоснования расчетным путем номинальных диаметров обсадных колонн и диаметров породоразрушающего инструмента.

Число обсадных колонн определяется на основании анализа геологического разреза в месте заложения скважины, наличия зон, где бурение сопряжено с большими осложнениями, анализа картины изменения коэффициентов аномальности пластового давления и индексов поглощения, а также накопленного практического опыта проводки скважин. Результаты изучения конкретной геологической обстановки позволяют сделать выводы о несовместимости условий бурения и на этом основании выделить отдельные интервалы, подлежащие изоляции. По имеющимся данным строят график изменения коэффициента аномальности пластового давления ka и индекса давления поглощения kп с глубиной и на нем выделяют интервалы, которые можно проходить с использованием раствора одной плотности.

Рис. 3.1. Обсадная труба в скважине Рис. 3.2. Схема крепления скважины

Глубину спуска каждой обсадной колонны уточняют с таким расчетом, чтобы ее нижний конец находился в интервале устойчивых монолитных слабопроницаемых пород и чтобы она полностью перекрывала интервалы слабых пород, в которых могут произойти гидроразрывы при вскрытии зон с аномально высоким пластовым давлением (АВПД) в нижележащем интервале.

Таким образом, в результате бурения ствола, его последующего крепления и разобщения пластов создается устойчивое подземное сооружение определенной конструкции.

Под конструкцией скважины понимается совокупность данных о числе и размерах (диаметр и длина) обсадных колонн, диаметрах ствола скважины под каждую колонну, интервалах цементирования, а также о способах и интервалах соединения скважины с продуктивным пластом.

Сведения о диаметрах, толщинах стенок и марках сталей обсадных труб по интервалам, о типах обсадных труб, оборудовании низа обсадной колонны входят в понятие конструкции обсадной колонны.

В скважину спускают обсадные колонны определенного назначения: направление, кондуктор, промежуточные колонны, эксплуатационная колонна.

Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и обрушения горных пород вокруг устья при бурении под кондуктор, а также для соединения скважины с системой очистки бурового раствора. Кольцевое пространство за направлением заполняют по всей длине тампонажным раствором или бетоном. Направление спускают на глубину от нескольких метров в устойчивых породах, до десятков метров в болотах и илистых грунтах.

Кондуктором обычно перекрывают верхнюю часть геологического разреза, где имеются неустойчивые породы, пласты, поглощающие буровой раствор или проявляющие, подающие на поверхность пластовые флюиды, т.е. все те интервалы, которые будут осложнять процесс дальнейшего бурения и вызывать загрязнение окружающей природной среды. Кондуктором обязательно должны быть перекрыты все пласты, насыщенные пресной водой.

Рис. Схема конструкции скважины

Кондуктор служит также для установки противовыбросового устьевого оборудования и подвески последующих обсадных колонн. Кондуктор спускают на глубину нескольких сотен метров. Для надежного разобщения пластов, придания достаточной прочности и устойчивости кондуктор цементируется по всей длине.

Промежуточные (технические) колонны необходимо спускать, если невозможно пробурить до проектной глубины без предварительного разобщения зон осложнений (проявлений, обвалов). Решение об их спуске принимается после анализа соотношения давлений, возникающих при бурении в системе «скважина-пласт».

Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления. Высота подъема тампонажного раствора над кровлей продуктивных горизонтов, а также устройством ступенчатого цементирования или узлом соединения верхних секций обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах должна составлять соответственно не менее 150-300 м и 500 м.

В отдельных случаях, когда имеющихся геологических сведений недостаточно для обоснования количества колонн и у проектировщиков имеются серьезные опасения, что в скважине могут возникнуть непредвиденные осложнения, в конструкции первых поисковых и поисково-разведочных скважин может быть предусмотрена резервная колонна.

Определив число обсадных колонн и глубину их спуска, приступают к согласованию расчетным путем нормализованных диаметров обсадных колонн и породоразрушающего инструмента. Исходным для расчета является либо диаметр эксплуатационной колонны, который устанавливают в зависимости от ожидаемого дебита скважины, либо конечный диаметр скважины, определяемый размером инструментов и приборов, которые будут использоваться в скважине.

По расчетному значению внутреннего диаметра в соответствии с размерами, указанными в ГОСТ 632, подбирают нормализованный диаметр обсадной колонны. Подобным образом повторяют расчет для каждой последующей колонны до самой верхней.

Если строительство скважины завершается без спуска обсадной колонны на конечную глубину, исходным является диаметр долота для конечного интервала.

3. Прием и сдача вахты оператором

4. Приборы для измерения давления, типы, класс точности, диапазон измерений.

V. АРМАТУРА, КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

5.1. Общие положения

5.1.1. Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуды в зависимости от назначения должны быть оснащены:

запорной или запорно-ре гулирующей арматурой;

приборами для измерения давления;

приборами для измерения температуры;

предохранительными устройствами;

указателями уровня жидкости.

5. 1. 2. Сосуды, снабженные б ыстросъемн ыми крышками, долж ны иметь предохранительные устройства, исключающие возможность включения сосуда под давление при неполном закрытии крышки и открывании ее при наличии в сосуде давления. Такие сосуд ы также должны быть оснащены замками с ключом-маркой.

5.2. Запорная и запорно-регулирующая арматура

5. 2.1. Запорная и запорно-ре гулирующая арматура должна устанавливаться на штуцерах, непосредственно присоединенных к сосуду, или на трубопроводах, подводящих к сосуду и отводящих из него рабочую среду. В случае последовательного соединения нескольких сосудов необходимость установки такой арматуры между ними определяется разработчиком проекта.

5. 2. 2. Арматура должна иметь следующую маркировку:

наименование или товарный знак изготовителя;

условный проход, мм;

условное давление, М Па (допускается указывать рабочее давление и допустимую температуру);

направление потока среды;

марку материала корпуса.

5. 2. 3. Количество, тип арматуры и места установки должны выбираться разработчиком проекта сосуда исходя из конкретных условий эксплуатации и требований Правил.

5. 2. 4. На маховике запорной арматуры должно быть указано направление его вращения при открывании или закрывании арматуры.

5. 2. 5. Сосуды для взрывоопасных, пожароопасных веществ, веществ 1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007-76 , а также испарители с огневым или газовым обогревом должны иметь на подводящей линии от насоса или компрессора обратный клапан, автоматически закрывающийся давлением из сосуда. Обратный клапан должен устанавливаться между насосом (компрессором) и запорной арматурой сосуда.

5. 2. 6. Арматура с условным проходом более 20 мм, изготовленная из легированной стали или цветных металлов, должна иметь паспорт установленной формы, в котором должны быть указаны данные по химсоставу, механическим свойствам, режимам термообработки и результатам контроля качества изготовления неразрушающими методами.

Арматуру, имеющую маркировку, но не имеющую паспорта, допускается применять после проведения ревизии арматуры, испытания и проверки марки материала. При этом владельцем арматуры должен быть составлен паспорт.

5.3. Манометры

5. 3.1. Каждый сосуд и самостоятельные полости с разными давлениями должны быть снабжены манометрами прямого дейст вия. Манометр устанавливается на штуцере сосуда или трубопроводе между сосудом и запорной арматурой.

5. 3. 2. Манометры должны иметь класс точности не ниже: 2, 5 - при рабочем давлении сосуда до 2, 5 МПа (25 кгс/см 2 ), 1, 5 - при рабочем давлении сосуда выше 2, 5 МПа (25 кгс/см 2).

5. 3. 3. Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы.

5. 3. 4. На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление в сосуде. Взамен красной черты разрешается прикреплять к корпусу манометра металлическую пластину, окрашенную в красный цвет и плотно прилегающую к стеклу манометра.

5. 3. 5. Манометр должен быть установлен так, чтобы его показания были отчетливо видны обслуживающему персоналу.

5. 3. 6. Номинальный диаметр корпуса манометров, устанавливаемых на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения за ними, должен быть не менее 100 мм, на высоте от 2 до 3 м - не менее 160 мм.

Установка манометров на высоте более 3 м от уровня площадки не разрешается.

5. 3. 7. Между манометром и сосудом должен быть установлен трехходовой кран или заменяющее его устройство, позволяющее проводить периодическую проверку манометра с помощью контрольного.

В необходимых случаях манометр в зависимости от условий работы и свойств среды, находящейся в сосуде, должен снабжаться или сифонной трубкой, или масляным буфером, или другими устройствами, предохраняющими его от непосредственного воздейст вия среды и температуры и обеспечивающими его надежную работу.

5. 3. 8. На сосудах, работающих под давлением выше 2, 5 МПа (25 кгс/см 2) или при температуре среды выше 250 °С, а также со взрывоопасной средой или вредными веществами 1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007-76 вместо трехходового крана допу скается установка отдельного ш туцера с запорным органом для подсоединения второго манометра.

На стационарных сосудах при наличии возможности проверки манометра в установленные Правилами сроки путем снятия его с сосуда установка трехходового крана или заменяющего его устройства необязательна.

На передвижных сосудах необходимость установки трехход ового крана определяется разработчиком проекта сосуда.

5. 3. 9. Манометры и соединяющие их с сосудом трубопроводы должны быть защищены от замерзания.

5. 3.10. Манометр не допускается к применению в случаях, когда:

отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении поверки;

просрочен срок поверки;

разбито стекло или имеются повреждения, которые могут отразиться на правильности его показаний.

5. 3. 11. Поверка манометров с их опломбированием или клеймением должна производиться не реже одного раза в 12 месяцев. Кроме того, не реже одного раза в 6 месяцев владельцем сосуда должна производиться дополнительная проверка рабочих манометров контрольным манометром с записью результатов в журнал контрольных проверок. При отсутствии контрольного манометра допускается дополнительную проверку производить проверенным рабочим манометром, имеющим с проверяемым манометром одинаковую шкалу и класс точности.

Порядок и сроки проверки исправности манометров обслуживающим персоналом в процессе эксплуатации сосудов должны определяться инструкцией по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов, утвержденной руководством организации - владельца сосуда.

5.4. Приборы для измерения температуры

5. 4. 1. Сосуды, работающие при изменяющейся температуре стенок, должны быть снабжены приборами для контроля скорости и равномерности прогрева по длине и высоте сосуда и реперами для контроля тепловых перемещений.

Необходимость оснащения сосудов указанными приборами и репер ами, а также допустимая скорость прогрева и охлаждения со судов определяются разработчиком проекта и указываются изготовителем в паспорте сосуда или в руководстве по эксплуатации.

5.5. Предохранительные устройства от повышения давления

5. 5.1. Каждый сосуд (полость комбинированного сосуда) должен быть снабжен предохранительными устройствами от повышения давления выше допустимого значения.

5. 5. 2. В качестве предохранительных устройств применяются:

пружинные предохранительные клапаны;

р ычажно- гр узов ые предохранительные клапаны;

импульсные предохранительные устройства (И ПУ), состоящие из главного предохранительного клапана (ГПК) и управляющего импульсного клапана (ИПК) прямого действия;

предохранительные устройства с разрушающимися мембранами (мембранные предохранительные устройства - МПУ);

другие устройства , применение которых согласовано с Госгортехна дзором России.

Установка р ычажно- гр узов ых клапанов на передвижных сосудах не допускается.

5. 5. 3. Конструкция пружинного клапана должна исключать возможность затяжки пружины сверх установленной величины, а пружина должна быть защищена от недопустимого нагрева (охлаждения) и непосредственного воздействия рабочей среды, если она оказывает вредное действие на материал пружины.

5. 5. 4. Конструкция пружинного клапана должна предусматривать устройство для проверки исправности действия клапана в рабочем состоянии путем принудительного открывания его во время работы.

Допускается установка предохранительных клапанов без при способления для принудительного открывания, если последнее нежела тельно по свойствам среды (взрывоопасная, горючая, 1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007-76) или по условиям техно логического процесса. В этом случае проверка срабатывания клапанов должна осуществляться на стендах.

5. 5. 5. Если рабочее давление сосуда равно или больше давления питающего источника и в сосуде исключена возможность повышения давления от химической реакции или обогрева, то установка на нем предохранительного клапана и манометра необязательна.

5.5.6. Сосуд, рассчитанный на давление меньше давления питающего его источника, должен иметь на подводящем трубопроводе автоматическое редуцирующее устройство с манометром и предохранительным устройством, установленными на стороне меньшего давления после редуцирующего устройства.

В случае установки обводной линии (байпаса) она также должна быть оснащена редуцирующим устройством.

5. 5. 7. Для группы сосудов, работающих при одном и том же давлении, допускается установка одного редуцирующего устройства с манометром и предохранительным клапаном на общем подводящем трубопроводе до первого ответвления к одному из сосудов.

В этом случае установка предохранительных устройств на самих сосудах необязательна, если в них исключена возможность повышения давления.

5. 5. 8. В случае, когда автоматическое редуцирующее устройство вследствие физических свойств рабочей среды не может надежно работать, допускается установка регулятора расхода. При этом должна предусматриваться защита от повышения давления.

5.5.9. Количество предохранительных клапанов, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны по расчету так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее расчетное более чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) для сосудов с давлением до 0,3 МПа (3 кгс/см2), на 15 % - для сосудов с давлением от 0,3 до 6,0 МПа (от 3 до 60 кгс/см2) и на 10 % - для сосудов с давлением свыше 6,0 МПа (60 кгс/см2).

При работающих предохранительных клапанах допускается превышение давления в сосуде не более чем на 25 % рабочего при условии, что это превышение предусмотрено проектом и отражено в паспорте сосуда.

5. 5. 10. Пропускная способность предохранительного клапана определяется в соответствии с НД.

5. 5. 11. Предохранительное устройство изготовителем должно поставляться с паспортом и инструкцией по эксплуатации.

В паспорте наряду с другими сведениями должен быть указан коэ фф ициент расхода клапана для сжимаемых и несжимаемых сред, а также площадь, к которой он отнесен.

5. 5. 12. Предохранительные устройства должны устанавливаться на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к сосуду.

Присоединительные трубопроводы предохранительных устройств (подводящие, отводящие и дренажные) должны быть защищены от замерзания в них рабочей среды.

При установке на одном патрубке (трубопроводе) нескольких предохранительных устройств площадь поперечного сечения патрубка (трубопровода) должна быть не менее 1, 25 суммарной площади сечения клапанов, установленных на нем.

При определении сечения присоединительных трубопроводов длиной более 1000 мм необходимо также учитывать величину их сопротивлений.

Отбор рабочей среды из патрубков (и на участках присоединительных трубопроводов от сосуда до клапанов), на которых установлены предохранительные устройства, не допускается.

5. 5. 13. Предохранительные устройства должны быть размещены в местах, доступных для их обслуживания.

5. 5. 14. Установка запорной арматуры между сосудом и предохранительным устройством, а также за ним не допускается.

5. 5.15. Арматура перед (за) предохранительным устройством может быть установлена при условии монтажа двух предохранительных устройств и блокировки, исключающей возможность одновременного их отключения. В этом случае каждый из них должен иметь пропускную способность, предусмотренную п. 5.5.9 Правил.

При установке группы предохранительных устройств и арма туры перед (за) ними блокировка должна быть выполнена таким образом, чтобы при любом предусмотренном проектом варианте отключения клапанов остающиеся включенными предохранительные устройства имели суммарную пропускную способность, предусмотренную п. 5.5.9 Правил.

5. 5. 16. Отводящие трубопроводы предохранительных устройств и импульсные линии И ПУ в местах возможного скопления ко нденсата должны быть оборудованы дренажными устройствами дл я удаления конденсата.

Установка запорных органов или другой арматуры на дренажн ых трубопроводах не допускается. Среда, выходящая из предохранительных устройств и дренажей, должна отводиться в безопасное место.

Сбрасываемые токсичные, взр ыво- и пожароопасные технологические среды должны направляться в закрытые системы для дальнейшей утилизации или в системы организованного сжигания.

Запрещается объединять сбросы, содержащие вещества, которые способны при смешивании образовывать взрывоопасные смеси или нестабильные соединения.

5. 5.17. Мембранные предохранительные устройства устанавливаются:

вместо р ычажно-грузов ых и пружинных предохранительных клапанов, когда эти клапаны в рабочих условиях конкретной среды не могут быть применены вследствие их инерционности или других причин;

перед предохранительными клапанами в случаях, когда предохранительные клапаны не могут надежно работать вследствие вредного воздействия рабочей среды (коррозия, эрозия, полимеризация, кристаллизация, прикипание, примерзание) или возможных утечек через закрытый клапан взрыво- и пожароопасных, токсичных, экологически вредных и т.п. веществ. В этом случае должно быть предусмотрено устройство, позволяющее контролировать исправность мембраны;

параллельно с предохранительными клапанами для увеличения пропускной способности систем сброса давления;

на выходной стороне предохранительных клапанов для предотвращения вредного воздействия рабочих сред со стороны сбросной системы и для исключения влияния колебаний противодавления со стороны этой системы на точность срабатывания предохранительных клапанов.

Необходимость и место установки мембранных предохранительных устройств и их конструкцию определяет проектная организация.

5. 5.18. Предохранительные мембраны должны быть маркированы, при этом маркировка не должна оказывать влияния на точность срабатывания мембран.

наименование (обозначение) или товарный знак изготовителя;

номер партии мембран;

тип мембран;

условный диаметр;

рабочий диаметр;

материал;

20 °С.

Маркировка должна наноситься по краевому кольцевому участку мембран либо мембраны должны быть снабжены прикрепленными к ним маркировочными хвостовиками (этикетками).

5. 5.19. На каждую партию мембран должен быть паспорт, оформленный изготовителем.

наименование и адрес изготовителя;

номер партии мембран;

тип мембран;

условный диаметр;

рабочий диаметр;

материал;

минимальное и максимальное давление срабатывания мембран в партии при заданной температуре и при температуре 20 °С;

количество мембран в партии;

наименование нормативного документа, в соответствии с которым изготовлены мембраны;

наименование организации, по техническому заданию (заказу) которой изготовлены мембраны;

гарантийные обязательства организации-изготовителя;

порядок допуска мембран к эксплуатации;

образец журнала эксплуатации мембран.

Паспорт должен быть подписан руководителем организации-изготовителя, подпись которого скрепляется печатью.

К паспорту должна бы ть приложена техническая документация на противова куумн ые опоры, зажимающие и другие элементы, в сборе с которыми допускаются к эксплуатации мембраны данной пар тии. Техническая документация не прилагается в тех случаях, когда мембраны изготовлены применительно к уже имеющимся у потребителя узлам крепления.

5.5. 20. Предохранительные мембраны должны устанавливаться только в предназначенные для них узлы крепления.

Работы по сборке, монтажу и эксплуатации мембран дол жны выполняться специально обученным персоналом.

5. 5. 21. Предохранительные мембраны зарубежного производства, изготовленные организациями, не подконтрольными Госгортехнадзору России, могут быть допущены к эксплуатации лишь при наличии специальных разрешений на применение таких мембран, выдаваемых Госгортехнадзором России в установленном им порядке.

5. 5. 22. Мембранные предохранительные устройства должны размещаться в местах, открытых и доступных для осмотра и монтажа-демонтажа, присоединительные трубопроводы должны быть защищены от замерзания в них рабочей среды, а устройства должн ы устанавливаться на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к сосуду.

5. 5. 23. При установке мембранного предохранительного ус тройства последовательно с предохранительным клапаном (перед клапаном или за ним) полость между мембраной и клапаном должна сообщаться отводной трубкой с сигнальным манометром (дл я контроля исправности мембран).

5. 5. 24. Допускается установка переключающего устройства перед мембранными предохранительными устройствами при наличии удвоенного числа мембранных устройств с обеспечением при этом защиты сосуда от превышения давления при любом положении переключающего устройства.

5. 5. 25. Порядок и сроки проверки исправности действия предохранительных устройств в зависимости от условий технологического процесса должны быть указаны в инструкции по эксплуатации предохранительных устройств, утвержденной владельцем сосуда в установленном порядке.

Результаты проверки исправности предохранительных устройств, сведения об их настройке записываются в сменный журнал работы сосудов лицами, выполняющими указанные операции.

5.6. Указатели уровня жидкости

5. 6.1. При необходимости контроля уровня жидкости в сосудах, имеющих границу раздела сред, должны применяться указатели уровня.

Кроме указателей уровня на сосудах могут устанавливаться з вуковые, световые и другие сигнализаторы и блокировки по уровню.

5.6. 2. Указатели уровня жидкости должны устанавливаться в соответствии с инструкцией изготовителя, при этом должна быть обеспечена хорошая видимость этого уровня.

5. 6. 3. На сосудах, обогреваемых пламенем или горячими газами, у которых возможно понижение уровня жидкости ниже допустимого, должно быть установлено не менее двух указателей уровня прямого действия.

5. 6. 4. Конструкция, количество и места установки указателей уровня определяются разработчиком проекта сосуда.

5. 6. 5. На каждом указателе уровня жидкости должны быть отмечены допустимые верхний и нижний уровни.

5. 6. 6. Верхний и нижний допустимые уровни жидкости в сосуде устанавливаются разработчиком проекта. Высота прозрачного указателя уровня жидкости должна быть не менее чем на 25 мм соответственно ниже нижнего и выше верхнего допустимых уровней жидкости.

При необходимости установки нескольких указателей по высоте их следует размещать так, чтобы они обеспечили непрерывность показаний уровня жидкости.

5. 6. 7. Указатели уровня должны быть снабжены арматурой (кранами и вентилями) для их отключения от сосуда и продувки с отводом рабочей среды в безопасное место.

5. 6. 8. При применении в указателях уровня в качестве прозрачного элемента стекла или слюды для предохранения персонала от травмирования при разрыве их должно быть предусмотрено защитное устройство.