RUS_ISO_10414_1_2001 Растворы на водной основе. Промышленность нефтяная и газовая. Полевые испытания буровых растворов. Часть Растворы на водной основе

• Название: Промышленность нефтяная и газовая. Полевые испытания буровых растворов. Часть Растворы на водной основе
• Дата: 19.12.2021
• Размер: 0.63 Mb.
• Имя файла: RUS_ISO_10414_1_2001 Растворы на водной основе.pdf
• Тип: Документы; #309950
• страница: 4 из 10

9.2 Оборудование
9.2.1 Сито, с отверстиями 75 мкм (200 меш) и диаметром 63,5 мм (2,5 дюйма).
9.2.2 Воронка, подходящая для сита.
9.2.3 Стеклянная измерительная мензурка, с меткой объема добавляемой буровой жидкости и градуированная от 0% до 20% в целях непосредственного считывания процентного содержания песка.
9.3 Методика

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
21
9.3.1 Заполняют стеклянную мензурку буровой жидкостью до метки «буровая жидкость».
Добавляют воды до следующей метки. Закрывают горлышко мензурки и энергично встряхивают ее.
9.3.2 Заливают смесь на чистое влажное сито. Сливают жидкость, прошедшую через сито.
Добавляют воду в мензурку, встряхивают и снова сливают на сито. Повторяют, пока мензурка не очистится. Промывают песок, оставшийся на сите до полной очистки от остатков буровой жидкости.
9.3.3 Ставят воронку вверх нижней частью на верх сита. Медленно переворачивают сборку и вставляют вершину воронки в горлышко мензурки. Смывают песок в мензурку хорошей струей воды через сито. Дожидаются осаждения песка. По градуировке на мензурке считывают процентный объем песка.
9.3.4 Включают в отчет об испытаниях содержание песка в буровой жидкости в виде его процентного содержания (объемной фракции). Сообщают также источник образца буровой жидкости, например верхнее вибрационное сито, приемный резервуар для бурового раствора, и т.д.. Крупные куски твердых веществ, отличающиеся от песка, будут оставаться на сите (например наполнитель для борьбы с поглощением) и наличие таких кусков должно быть отмечено в отчете.
10
Показатель метиленового синего
10.1 Основные принципы
10.1.1 Показатель метиленового синего буровой жидкости дает индикацию присутствующего количества реакционноспособной глины (бентонита и/или буровых твердых материалов), определямых при испытании метиленовым синим. Показатель метиленового синего дает оценку полной катионообменной емкости твердых материалов буровой жидкости. Показатель метиленового синего и катионообменная емкость не обязательно эквивалентны, первый из них обычно бывает несколько меньше, чем фактическая ионообменная емкость.
10.1.2 Раствор метиленового синего добавляют в образец буровой жидкости (которая была обработана пероксидом водорода и подкислена), до насыщения, отмечаемого по образованию синего «ореола» вокруг капли суспензии твердых веществ, помещенной на фильтровальную бумагу. Вариации методики, используемой для буровой жидкости, могут выполняться на буровых твердых веществах и промышленных бентонитах, что позволяет проводить оценку количества каждого типа твердых веществ, присутствующих в жидкости (см. API RP 13 [4]).
10.1.3 Буровые жидкости часто содержат вещества, добавляемые к реактивным глинам, которые поглощают метиленовый синий. Предварительная обработка пероксидом водорода (см. 10.3.2) предназначена для исключения влияния органических веществ, таких, как лигносульфонаты, лигниты, полимеры на основе целлюлозы, полиакрилаты и т.д..
10.2 Реактивы и аппаратура
10.2.1 Раствор метиленового синего, аналитический метиленовый синий (CAS № 61-73-4), 3,20 г/л (1 мл = 0,01 миллиэквивалента).
Содержание влаги в аналитическом метиленовом синем следует определять каждый раз при подготовке раствора. Просушивают порцию 1000 г метиленового синего до постоянногй массы при
93
°С ± 3°С (200°F ± 5°F). Выполняют необходимую коррекцию массы метиленового синего,

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
22
используемого для приготовления раствора, по следующей формуле:
(19) где
m
s
– масса отбираемого образца, в граммах;
m
ds
– масса просушенного образца, в граммах.
10.2.2 Пероксид водорода (CAS № 7722-88-5): 3% раствор;
10.2.3 Разбавленная серная кислота (CAS № 7664-93-9): приблизительно 2,5 моль/л (5 Н).
10.2.4 Шприц, (TD) 2,5 мл или 3 мл.
10.2.5 Коническая колба Эрлонмейера, емкостью 250 мл.
10.2.6 Бюретка (TD) 10 мл, микропипетка 0,5 мл, или градуированная пипетка 1 мл.
10.2.7 Градуированная мензурка, (TD) 50 мл.
10.2.8 Стержень для перемешивания.
10.2.9 Нагревательная плита.
10.2.10 Фильтровальная бумага, Whatman № 1 3)
или эквивалентная.
10.3 Методика
10.3.1 Добавляют 2,0 мл буровой жидкости (или подходящий объем буровой жидкости, требующий от 2 мл до 10 мл раствора метиленового синего) в 10 мл воды в конической колбе.
Применяемый шприц должен иметь емкость больше 2 мл, обычно 2,5 мл или 3 мл. При использовании шприца увеличенного объема нет необходимости удалять воздух из шприца. Для обеспечения добавления точно 2 мл буровой жидкости применяют следующую методику. a)
Воздух или газ, захваченный в буровой жидкости, должен быть удален (информация об удалении воздуха или газа содержится в приложении D). Перемешивают буровую жидкость для разведения геля и быстро переливают ее в шприц. Затем медленно выпускают жидкость из шприца обратно в буровую жидкость, удерживая иглу шприца в погруженном состоянии. b)
Снова втягивают буровую жидкость в шприц, пока конец поршня не окажется в положении на последней градуировке шприца (например на линии 3 мл шприца объемом 3 мл). c)
Получают объем буровой жидкости 2,0 мл путем выталкивания поршня пока он не встанет точно на метку 2 мл, начиная от последней градуировки шприца. Таким образом в шприце
3)
Whatman № 1 является примером подходящих имеющихся в продаже изделий. Эта информация предоставляется для удобства пользователей данной части ISO 10414 и не является утверждением ISO этой продукции.

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
23
объемом 3 мл это будет соответствовать линии 1 мл.
10.3.2 Добавляют 15 мл 3% пероксида водорода и 0,5 мл серной кислоты. Мягко кипятят в течение
10 минут, но не допускают выкипания до сухого состояния. Разбавляют водой до приблизительно
50 мл.
10.3.3 Добавляют раствор метиленового синего в колбу порциями по 0,5 мл. Если необходимое количество раствора метиленового синего для достижения конечной точки известно по данным предыдущих испытаний, то в начале титрования можно использовать увеличенные добавляемые порции (1 мл – 2 мл). После каждого добавления раствора метиленового синего создают в колбе вихревое вращение в течение приблизительно 30 с. При сохранении суспензии твердого материала берут одну каплю жидкости стержнем для перемешивания и помещают ее на фильтровальную бумагу. Конечная точка титрования достигается тогда, когда появляется окраска в виде голубого или бирюзового кольца вокруг капли с твердым веществом, как показано на рисунке 1.
10.3.4 Когда голубая окраска, распространяющаяся от места капли, обнаружена, встряхивают колбу дополнительно 2 минуты и помещают на фильровальную бумагу еще одну каплю. Если голубое кольцо снова заметно, конечная точка достигнута. Если голубое кольцо не появляется, продолжают операции как ранее (см. 10.3.3), пока капля, взятая через 2 минуты, не покажет голубое кольцо. Свободная краска, обнаруженная немедленно после добавления 6 мл раствора метиленового синего, адсорбируется через через 2 минуты, и показывает, что конечная точка еще не достигнута.

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
24
Обозначения
1
Объем добавляемого раствора метиленового синего
2
Увлажнение
3
Окрашенные твердые вещества буровой жидкости (нет свободной неадсорбированной краски)
4
Свободная краска, видимая непосредственно после добавления шести см
3
, адсорбируется через 2 минуты и показывает, что конечная точка не достигнута
5
Окрашенные твердые вещества в буровой жидкости
6
Свободная, неадсорбированная краска
7
Увлажнение
8
Конечная точка
9
Вид места через 2 минуты
Рисунок 1. Капельные испытания конечной точки титрования метиленовым синим
10.4 Расчет
Включают в отчет показатель метиленового синего буровой жидкости, рассчитанный следующим образом:

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
25
(20) где
MBT - показатель метиленового синего;
V
mb
- объем раствора метиленового синего, в миллилитрах;
V
dt
- объем образца буровой жидкости, в миллилитрах.
В качестве альтернативы показатель метиленового синего может быть сообщен в отчете в виде килограммов на кубический метр (или фунтов на баррель) бентонитового эквивалента (ВЕ, исходя из бентонита с катионообменной емкостью 70 миллиэквивалент/100 г), при расчете по следующей формуле:
ВЕ, в килограммах на кубический метр =
(21)
ВЕ, в фунтах на баррель =
(22)
ПРИМЕЧАНИЕ. Килограммы на кубический метр (или фунты на баррель) бентонитового эквивалента по уравнениям
(21) или (22) не равны количеству промышленного бентонита в буровой жидкости. Реакционноспособные глины в твердых буровых материалах также вносят вклад в эту величину, как и промышленный бентонит. См. в API RP 13I [4] дополнительную информацию по оценке содержания промышленного бентонита и твердых буровых материалов.
11
рН
11.1 Основные принципы
11.1.1 Полевые измерения рН буровой жидкости (или фильтрата) и корректировка рН имеют основное значение для контроля буровых жидкостей. Взаимодействие с глиной, растворимость различных компонент и загрязнителей, и эффективность добавок зависят от рН, также как контроль процессов кислотной и щелочной коррозии.
11.1.2 Термин «рН» означает отрицательный логарифм активности ионов водорода, Н
+
, в водных растворах (активность и концентрация эквивалентны только в разбавленных растворах): рН = - log [Н
+
].
Для чистой воды при 24
°С (75°F) активность иона водорода [Н
+
] равна 10
-7
моль/литр и рН = 7. Эта система обозначается как «нейтральная», поскольку активность иона гидроксила [ОН
-
] также равна
10
-7
моль/литр. В водных системах при 24
°С (75°F) произведение ионов, [Н
+
]
× [ОН
-
], равно 10
-14
(константа). Следовательно, повышение Н
+
означает вероятное снижение [ОН
-
]. Изменение рН на одну единицу показывает десятикратное изменение как [Н
+
] так и [ОН
-
]. Растворы с рН меньше 7 называются “кислыми” и растворы с рН больше 7 называются “основными” или “щелочными”.
11.1.3 Рекомендуемый метод измерения рН буровой жидкости основан на использовании измерителя рН со стеклянным электродом. Этот метод достаточно точен, дает надежные значения рН, и помехоустойчив, если используется система электродов высокого качества совместно с

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
26
правильно сконструированным прибором. Существуют также приборы для измерения рН повышенной надежности, автоматически выполняющие температурную компенсацию наклона и предпочтительные перед приборами с ручной регулировкой.
При полевых измерениях рН применяются бумага и палочки с цветовыми индикаторами, но это не является рекомендуемым методом. Эти методы достаточно надежны только в случае простых буровых жидкостей на водной основе. Твердые материалы для буровых жидкостей, растворенные соли и химические вещества, а также жидкости с темной окраской могут привести к серьезным ошибкам значений рН, полученных с помощью бумаги. Считываемость показаний обычно приблизительно 0,5 единицы рН.
11.2 Реактивы и аппаратура
11.2.1 Буферные растворы, для калибровки и настройки наклона измерителя рН перед замерами на образце. a) рН = 4,0: вторичный кислый фталат калия при 0,05 моль/л в воде. Дает 4,01 рН при 24
°С
(75
°F). b) рН = 7,0: первичный кислый фосфат калия при 0,02066 моль/л и вторичный кислый фосфат натрия при 0,02934 моль/л в воде. Дает 7,00 рН при 24
°С (75°F). c) рН = 10,0: карбонат натрия при 0,025 моль/л и гидрокарбонат натрия при 0,025 моль/л в воде. Дает 10,01 рН при 24
°С (75°F).
Буферы могут быть получены от поставщиков в виде предварительно изготовленных растворов, упаковок сухих порошков, или как рецептура. Дата изготовления буфера должна быть указана на бутылках, используемых в полевых условиях. Бутылки должны быть плотно закупорены.
11.2.2 Дистиллированная или деионизированная вода, в аэрозольной упаковке.
11.2.3 Мягкий жидкий детергент.
11.2.4 Каустическая сода, NaOH (CAS № 1310-73-2): 0,1 моль/л (приблизительно), для восстановления электрода.
11.2.5 Соляная кислота, HCl (CAS № 7674-01-0): 0,1 моль/л (приблизительно), для восстановления электрода.
11.2.6 Гидродифторид аммония (CAS № 1341-49-7): 10% раствор (приблизительно), для восстановления электрода.
ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ. HCl – сильная и токсичная кислота.
11.2.7 Потенциометр в милливольтном диапазоне, калиброванный в единицах рН для измерения потенциала между электродом стеклянной мембраны и стандартным электродом «сравнения».
Прибор предпочтительно должен быть устойчивым к воздействию воды, ударов и коррозии, а также портативным. Технические характеристики:

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
27
a) диапазон рН: 0 – 14; b) тип электроники: твердотельная (предпочтительно); c) источник энергии: батареи (предпочтительно); d) рабочий диапазон температуры: 0
°С - 66°С (32°F - 150°F); e) показания: цифровые (предпочтительно); f) разрешение; 0,1 единиц рН; g) точность:
± 0,1 единиц рН; h) повторяемость: 0,1 единиц рН; i) регулировки:
1) «температурная» компенсация системы электродов;
2) «наклон» системы электродов (предпочтительно);
3) «калибровочная» установка показаний. (Предпочтителен прибор с указанной выше внутренней температурной компенсацией).
11.2.8 Система электродов, комбинация стеклянного электрода для зондирования ионов Н
+
и электрода сравнения с эталонным напряжением, предпочтительно имеющего конструкцию одиночного электрода.
Корпус этого зонда должен быть сконструирован из долговечного материала. Предпочтительно использовать зонд с плоским концом для улучшения защиты и облегчения очистки электрода.
Рекомендуется использовать герметичное соединение с измерительным прибором. Технические характеристики следующие: a) диапазон отклика стеклянного электрода рН: 0 – 14 единиц рН; b) электроды: комбинация стеклянного электрода и электрода серебро/хлорид серебра, с керамическим или пластмассовым одиночным или двойным соединением;
Для измерения на жидкостях, содержащих сульфидные или бромидные ионы, используют электроды с двойным соединением, в целях исключения повреждения системы
(серебряного) электрода сравнения. c) электролит на электроде сравнения: гель KCl; d) состав стекла: подходящий для ошибки гипонатриевого иона; e) ошибка натриевого иона: при рН = 13 или при 0,1 моль иона Na
+
, ошибка меньше 0,1 единицы рН.

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
28
11.2.9 Мягкая ткань, для промокания электродов.
11.2.10 Термометр, стеклянный, на 0
°С - 150°С (32°F - 300°F).
11.2.11 Трубная щетка из мягкой щетины, для чистки электрода.
11.2.12 Пробирка для хранения электрода, для поддержания электродов во влажном состоянии.
11.3 Методика измерения рН
11.3.1 Получить образец жидкости для испытаний. Оставить его для достижения температуры 24
°С
± 3°С (75°F ± 5°F).
11.3.2 Оставить буферный раствор для достижения такой же температуры, как испытываемая жидкость.
Для точного измерения рН испытываемая жидкость, буферный раствор, и электрод сравнения должны иметь такую же температуру, как образец. Значение рН буферного раствора, показанное на этикетке контейнера, является правильным значением рН только при температуре 24
°С (75°F).
Если пробовать проводить калибровку при другой температуре, следует использовать фактическое значение рН буфера при этой температуре. Таблицы значений рН буфера при различной температуре имеются у поставщика и должны быть использованы при калибровке методики.
11.3.3 Очищают электроды путем промывания дистиллированной водой и промокают до сухого состояния.
11.3.4 Помещают зонд в буфер с рН равным 7.
11.3.5 Включают измеритель; выжидают 60 с до стабилизации показания (если показание измерителя нестабильно см. 11.4).
11.3.6 Измеряют температуру буферного раствора с рН равным 7.
11.3.7 Устанавливают эту температуру на рукоятке настройки «температура».
11.3.8 Устанавливают показание измерителя на «7,0» используя рукоятку настройки «калибровка».
11.3.9 Промывают зонд дистиллированной водой и промокают до сухого состояния.
11.3.10 Повторяют операции пунктов 11.3.6 – 11.3.9, используя буферы либо рН 4,0 либо рН 10.
Используют рН 4,0 если образец «подкисленный», или рН 10,0 если испытания выполняются на
«щелочном» образце. Устанавливают измеритель на число «4,0» или «10,0» соответственно, используя рукоятку регулировки «наклон». (Если рукоятка «наклон» отсутствует, используют рукоятку «температура» для установки чисел «4,0» или «10,0» на измерителе).
11.3.11 Проверяют измеритель снова с буфером рН 7,0. Если произошли изменения, переустанавливают «7,0» рукояткой «калибровка». Повторно выполняют операции пунктов 11.3.6
– 11.3.9. Если измеритель не калибруется правильно, заново кондиционируют или заменяют электроды как указано в 11.4.

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
29
Выливают и не используют повторно образец буферного раствора, использованный при калибровке. Измеритель необходимо полностью калибровать каждый день, как описано в пунктах
11.3.2 – 11.3.9, используя два буфера. Выполняют проверку с буфером рН 7,0 каждые 3 часа.
11.3.12 Если измеритель прокалиброван правильно, промывают электрод дистиллированной водой и промокают до сухого состояния. Помещают электрод в испытываемый образец и мягко помешивают. Оставляют в течение 60 с – 90 с для стабилизации показания.