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: 5 из 10

11.3.13 Регистрируют рН образца с точностью до 0,1 единиц рН и температуру образца.
11.3.14 Тщательно очищают электрод при подготовке для следующего использования. Сохраняют его в пробирке с буфером рН 4,0. Никогда не допускайте высыхание кончика зонда.
11.3.15 Выключают измеритель и закрывают его крышкой для сохранности. Следует избегать хранения прибора при экстремальных температурах [ниже 0
°С (32°F) или выше 50°С (120°F)
11.4 Уход за электродами
11.4.1 Необходимо периодически очищать электрод, особенно если поверхность стеклянного электрода или пористого фритта электрода сравнения покрыта маслом или частицами глины.
Очистку электрода следует производить щеткой из мягкой щетины и мягким моющим средством.
11.4.2 Повторное кондиционирование электродов может быть необходимо, если возникло заметное забивание, что видно по медленному отклику, дрейфу показаний, или если «наклон» и
«калибровка» не могут быть взаимно установлены.
11.4.3 Повторное кондиционирование производится путем пропитки электрода в течение 10 минут в соляной кислоте 0,1 моль/л, с последующим промыванием водой и пропиткой в течение 10 минут в NaOH 0,1 моль/л и снова промыванием в воде.
11.4.4 Проверяют отклик электрода, выполняя калибровку согласно пунктам 11.3.1 – 11.3.15.
11.4.5 Если электрод продолжает работать плохо, пропитывают электрод в течение 2 минут только
10% раствором гидродифторида аммония. Повторяют операции пунктов 11.3.1 – 11.3.15 для проверки способности калибровки.
11.4.6 Заменяют систему электродов, если описанные выше действия не позволили повторно кондиционировать ее.
12
Содержание щелочи и извести
12.1 Основные принципы
12.1.1 Щелочность может рассматриваться как способность вещества нейтрализовать кислотность.
При испытаниях буровых жидкостей измерения щелочности могут выполняться либо на буровой жидкости в целом (обозначаемые индексом m), либо на фильтрате (обозначаемые индексом f).
Полученные в испытаниях щелочности данные могут также использоваться для оценки концентрации ионов гидроксила (ОН
-
), карбоната (СО
3 2-
) и бикарбоната (НСО
3
-
) в буровой жидкости.

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
30
12.1.2 Знание величин щелочности буровой жидкости и фильтрата имеет важное значение для многих видов бурильных операций, позволяя обеспечить необходимый контроль химических свойств буровой жидкости. Для правильного функционирования некоторых добавок к буровым жидкостям, в частности некоторых стабилизаторов, требуется щелочная среда. Щелочность, создаваемая ионами гидроксила, как правило приемлема и удобна, в то время как щелочные свойства, связанные с карбонатами и/или бикарбонатами, могут оказывать отрицательное влияние на характеристики буровых жидкостей.
12.1.3 Ионы, которые в первую очередь определяют щелочные свойства фильтратов, - это ионы гидроксила (ОН
-
), карбоната (СО
3 2-
) и бикарбоната (НСО
3
-
). Важно учитывать, что виды карбонатов могут изменяться из одной формы в другую при изменении рН раствора.
Интерпретация щелочных свойств фильтрата включает расчетные различия между параметрами титрования, полученными с помощью различных методик. Именно по этой причине важно уделять особое внимание точным измерениям различных реагентов на всех этапах методики. Кроме того, важно понимать, что последующие расчеты представляют собой только оценки концентраций сообщаемых видов ионов на основе теоретических представлений о химическом равновесии реакций.
12.1.4 Состав фильтратов буровых жидкостей часто настолько сложен, что интерпретация величин щелочности в терминах оценки ионных компонент может вести к неправильным выводам. Любая конкретная величина щелочности представляет все ионы, которые будут реагировать с кислотой в том диапазоне рН, в котором было получено в испытаниях конкретное значение рН.
Неорганические ионы, которые могут вносить вклад в щелочность, помимо гидроксильных, карбонатных и бикарбонатных ионов, - это бораты, силикаты, сульфиды и фосфаты. Возможно более серьезное значение для буровых жидкостей имеют анионные органические разбавители, восстановители фильтрата, и продукты их разложения, которые могут вносить вклад в основную часть величины щелочности, а также маскировать конечную точку изменения цвета. Эти органические вещества вносят, в частности, большой вклад в щелочность M
f
, делая, таким образом, испытания в высокой степени неточными в случае буровых жидкостей, обработанных органическими разбавителями. Однако для простых систем буровых жидкостей на основе бентонита без органических разбавителей значения щелочности P
f и M
f
(см. 12.3) могут быть использованы в качестве руководства по определению как присутствия загрязнения карбонатами/бикарбонатами, так и обработки, необходимой для смягчения влияния загрязнения.
12.2 Реактивы и аппаратура
12.2.1 Серная кислота (CAS № 7664-93-9) раствор: стандартный 0,02 Н (Н/50).
12.2.2 Фенолфталеин (CAS № 518-51-4) индикаторный раствор: 1 г/100 мл в растворе спирт:вода
1:1.
12.2.3 Метилоранж (CAS № 547-58-0) индикаторный раствор: 0,1 г/100 мл воды.
12.2.4 Измеритель рН (произвольный).
ПРИМЕЧАНИЕ. Измеритель рН дает более точные показания, чем индикаторный раствор.
12.2.5 Сосуд для титрования, 100 мл или 150 мл, предпочтительно белый.
12.2.6 Градуированные пипетки (TD), 1 мл и 10 мл.

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
31
12.2.7 Градуированная пипетка (TD), 1 мл.
12.2.8 Шприц (TD), 1 мл.
12.2.9 Стержень для перемешивания.
12.3 Методика – Щелочность фильтрата: P
f
, M
f
12.3.1 Отмеряют один или более миллилитров фильтрата в сосуд для титрования. Добавляют две или более капли индикаторного раствора фенолфталеина. Если индикатор становится розовым, добавляют серную кислоту 0,02 Н (Н/50), по капле из градуированной пипетки, помешивая, до исчезновения розовой окраски. Если образец окрашен таким образом, что изменения цвета индикатора замаскированы, конечная точка может быть определена когда рН уменьшается до 8,3 при измерении с помощью измерителя рН. (См. раздел 11 по правильным измерениям рН).
12.3.2 Включают в отчет щелочность фильтрата по фенолфталенину, P
f
, в виде числа миллилитров кислоты 0,02 Н, требующихся на миллилитр фильтрата.
12.3.3 К образцу, титрованному до конечной точки P
f
, добавляют две или три капли раствора метилоранжевого индикатора. Добавляют стандартный раствор кислоты по капле с помощью пипетки, помешивая, пока цвет индикатора не изменится от желтого до розового. Конечная точка может быть также получена, когда рН образца понизится до 4,3 согласно показаниям измерителя рН. (См. раздел 11 по правильным измерениям рН).
12.3.4 Включают в отчет щелочность фильтрата по метилоранжу, M
f
, как полное число миллилитров кислоты 0,02 Н на миллилитр фильтрата, требующееся для достижения конечной точки по метилоранжу (включая количество, требующееся для конечной точки P
f
).
12.4 Методика – Щелочность буровой жидкости: P
m
12.4.1 Отмеряют 1,0 мл буровой жидкости в сосуд для титрования, используя шприц или градуированную пипетку. Разбавляют образец буровой жидкости объемом дистиллированной воды от 25 мл до 50 мл. Добавляют 4 – 5 капель раствора фенолфталеинового индикатора, и, помешивая, быстро титруют стандартным раствором серной кислоты 0,02 Н (Н/50) до исчезновения розовой окраски. Если конечная точка изменения цвета не видна, она может быть получена, когда величина рН понизится до 8,3 при измерениях измерителем рН. (См. раздел 11 по правильным измерениям рН).
Если подозревается загрязнение цемента, титрование должно выполняться насколько возможно быстро, и конечная точка отмечается по первому исчезновению розовой окраски.
12.4.2 Включают в отчет щелочность буровой жидкости по фенолфталенину, P
m
, как число миллилитров кислоты 0,02 Н (Н/50), требующейся на миллилитр буровой жидкости.
12.5 Расчет P
f
и M
f
Концентрация по массе ионов гидроксила, карбоната и бикарбоната может быть оценена согласно таблице 3.

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
32
Таблица 3. Концентрация ионов гидроксила, карбоната и бикарбоната, мг/л
OH
-
СО
3
-2
HCО
3
-
P
f
= 0 0
0 1220 M
f
2 P
f
< M
f
0 1200 P
f
1220 (M
f
-2 P
f
)
2 P
f
= M
f
0 1200 P
f
0 2 P
f
> M
f
340 (2 P
f
-M
f
) 1200 (M
f
-P
f
)
0
P
f
= M
f
340 M
f
0 0
12.6 Оценка содержания извести
Определяют P
f и P
m фильтрата и буровой жидкости согласно описанию в 12.3 и 12.4.
Определяют объемную фракцию воды в буровой жидкости используя значение объемной фракции, выраженное в процентах, воды, полученное в определениях жидкости и твердых веществ (раздел
8) по следующему уравнению:
(23) где
F
W
- объемная фракция воды в буровой жидкости;
V
W
- объемная фракция воды в буровой жидкости, выраженная в процентах, (см. раздел 8).
Включают в отчет содержание извести в буровой жидкости в килограммах на кубический метр
(или в фунтах на баррель), определенное по следующему уравнению:
Оценка содержания извести, килограммов на кубический метр, = 0,742
× (P
m
– F
W
P
f
) (24)
Оценка содержания извести, (фунтов на баррель), = 0,26
× (P
m
– F
W
P
f
) ... (25) где
F
W
- объемная фракция воды в буровой жидкости;
P
m
- щелочность по фенолфталеину буровой жидкости;
P
f
- щелочность по фенолфталеину фильтрата.
13
Содержание ионов хлоридов
13.1 Основные принципы

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
33
В тестах на хлориды производится измерение концентрации ионов хлоридов в фильтрате буровой жидкости.
13.2 Реактивы и аппаратура
13.2.1 Нитрат серебра (CAS № 7761-88-8) в растворе, содержащем 4,791 г/л (эквивалент 0,001 г ионов хлоридов/мл), сохраняемом в бутылке из янтарного или непрозрачного стекла.
13.2.2 Хромат калия (CAS № 7789-00-6) в индикаторном растворе, 5 г/100 мл воды.
ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ. Этот продукт канцерогенный и требует осторожного обращения.
13.2.3 Серная кислота (CAS № 7664-93-9) или азотная кислота (CAS № 7697-37-2) в растворе, стандартизованном на 0,02 Н (Н/50).
14.2.4 Фенолфталеин (CAS № 518-51-4) в индикаторном растворе, 1 г/100 мл расствора спирт/вода 1:1.
13.2.5 Карбонат кальция (CAS № 471-34-1), осажденный, химически чистый.
13.2.6 Дистиллированная вода.
13.2.7 Градуированные пипетки (TD), 1 мл и 10 мл.
13.2.8 Сосуд для титрования, 100 мл или150 мл, предпочтительно белый.
13.2.9 Стержень для перемешивания.
13.3 Методика
13.3.1 Отмеряют 1 см
3
или больше фильтрата в сосуд для титрования. Добавляют 2 – 3 капли раствора фенолфталеина. Если фильтрат становится розовым, добавляют по капле кислоту пипеткой, помешивая, до исчезновения окраски. Если фильтрат имел первоначально сильную окраску, добавляют дополнительно 2 мл серной кислоты 0,02 Н (Н/50) или азотной кислоты и перемешивают. Затем добавляют 1 г карбоната кальция и перемешивают.
13.3.2 Добавляют 25 – 50 мл дистиллированной воды и 5 – 10 капель раствора хромата калия.
Непрерывно перемешивают, добавляя по капле пипеткой стандартный раствор нитрата серебра, до изменения цвета от желтого на оранжевокрасный и выдерживают в течение 30 с. Регистрируют объем раствора нитрата серебра, требующийся для достижения конечной точки. Если использовалось больше 10 мл раствора нитрата серебра, повторяют испытания на образце фильтрата меньшего размера.
ПРИМЕЧАНИЕ. Если концентрация ионов хлоридов в фильтрате превышает 10000 мг/л, может быть использован раствор нитрата серебра, эквивалентный 0,01 г ионов хлоридов на миллилитр. Тогда коэффициент 1000 в уравнении
(30) заменяют на 10000.
13.4 Расчет
Включают в отчет концентрацию ионов хлоридов с[Cl
-
] в фильтрате, в миллиграммах на литр, рассчитанную по следующему уравнению:

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
34
(26) где
V
sn
- объем раствора нитрата серебра, в миллилитрах;
V
f
- объем образца фильтрата, в миллилитрах.
Преобразование единиц:
Концентрация хлорида натрия, c[NaCl], в миллиграммах на литр = 1,65
× c[Cl
-
] (27)
Преобразование единиц плотности см. в таблице 1.
14
Полная жесткость по кальцию
14.1 Общие принципы
Полная жесткость воды или фильтрата буровой жидкости связана непосредственно с наличием ионов кальция и магния. Когда EDTA (этилендиаминтетраацетат) (или его соли) добавляются в воду или фильтрат, он комбинируется как с кальцием, так и с магнием, и конечная точка определяется подходящим индикатором. Полная жесткость воды или фильтрата выражается в миллиграммах кальция на литр. Затемнение конечной точки неясными компонентами часто может быть исправлено путем окисления некоторыми реактивами, например гипохлоритом натрия.
14.2 Реактивы и аппаратура
14.2.1 Раствор EDTA (CAS № 6381-92-6), 0,01 моль/л, стандартизованный дисодиум этилендиаминтетраацетатдигидратом (disodium ethylenediaminetetraacetatedihydrate) (1 мл = 1000 мг/л СаСО
3
, 1 мл = 400 мг/л Са
2+
).
14.2.2 Буферный раствор, 67,5 г хлористого аммония (CAS № 12125-02-09) и 570 мл гидроксида аммония (CAS № 1336-21-6) (15 Н) разбавленного до 1000 мл дистиллированной водой.
14.2.3 Индикаторный раствор жесткости, 1 г/л (Calmagite ®
4)
или эквивалент); 1-(1-гидрокси – 4 метил-2-фенилазо)-2-нафтол-4-сульфоник кислота (CAS № 3147-14-6) [1-(1-hydroxy-4-methyl-2- phenylazo)-2-naphthol-4-sulfonic acid] в дистиллированной воде.
14.2.4 Уксусная кислота (CAS № 64-19-7), ледяная.
ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ. Не допускайте контакта с кожей.
4)
Calgamite ® имеющегося в продаже подходящего продукта. Данная информаци предоставляется для удобства пользователей данной части стандарта ISO 10414 и не является утверждением ISO этого продукта.

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
35
14.2.5 Маскирующий агент, объемная смесь 1:1:2 триэтаноламина ((CAS № 102-71-6): тетраэтиленпентаамина ((CAS № 112-57-2): воды.
14.2.6 Гипохлорит натрия (CAS № 7861-52-9) в растворе, фракция 5,25% по массе в деионизированной воде.
Многие марки промышленных отбеливателей для стирки содержат гипохлорит кальция или щавелевую кислоту и не должны применяться. Проверьте, что гипохлорит натрия свежий, он может портиться со временем.
14.2.7 Деионизированная или дистиллированная вода
Деионизированную воду и раствор гипохлорита натрия необходимо испытать на жесткость, используя 50,0 мл деионизированной воды и 10 мл раствора гипохлорита натрия без испытательного образца, согласно 14.3.7 и 14.3.8. Если эта методика затем повторяется с испытательным образцом на 50 мл деионизированной воды и 10 мл раствора гипохлорита натрия согласно пунктам 14.3.2 – 14.3.6, жесткость испытательного образца может быть определена путем вычитания жесткости деионизированной воды и гипохлорита.
14.2.8 Сосуд для титрования, химический стакан на 150 мл.
14.2.9 Градуированные пипетки (TD), на 5 мл и 10 мл.
14.2.10 Градуированные пипетки (TD), 1 мл, 2 мл и 3 мл.
14.2.11 Нагревательная плита (необходима, если фильтрат окрашен).
14.2.12 Полоска бумаги для определения рН.
14.3 Методика
14.3.1 Отмеряют один или более кубических сантиметров образца в химический стакан объемом
150 мл. (Если фильтрат прозрачный, или только слегка окрашенный, пропускают этапы 14.3.2 –
14.3.5).
14.3.2 Добавляют 10 мл раствора гипохлорита натрия и перемешивают.
14.3.3 Добавляют 1 мл ледяной уксусной кислоты и перемешивают.
14.3.4 Кипятят образец в течение 5 минут. Поддерживают объем воды, добавляя деионизированную воду, если это требуется в процессе кипячения. Кипятят сколько требуется для удаления излишнего хлора. Отсутствие хлора может быть проверено путем погружения полоски бумаги для определения рН в образец. Если бумага отбеливается до белого цвета, продолжают кипячение, пока это требуется.
Работа выполняется в хорошо вентилируемом помещении.
14.3.5 Охлаждают образец.
14.3.6 Промывают химический стакан внутри деионизированной водой и разбавляют образец до

ISO 10414-1:2001(R)
© ISO 2001 – Все права сохраняются
36
объема 50 мл деионизированной водой. Добавляют приблизительно 2 мл буферного раствора и перемешивают.
ПРИМЕЧАНИЕ. Присутствие в растворе железа может повлиять на определение конечной точки. Если имеются признаки этого, то в качестве подходящего маскирующего агента может быть использована смесь триэтиламин:тетраэтиленпентаамин:вода (в отношении 1:1:2 по объему). 1 мл смеси используется для титрования.
14.3.7 Добавляют достаточное количество индикатора жесткости (2 – 6 капель) и перемешивают.
При наличии кальция и/или магния появляется винно-красная окраска.
14.3.8 Перемешивая титруют раствором EDTA до правильной конечной точки. Индикаторы кальция будут создавать изменение цвета от красного до голубого. Конечная точка оптимально описывается как точка, в которой добавление EDTA не приводит к дальнейшему изменению красного цвета на голубой. Объем титрования EDTA используется для расчета согласно 14.4.