Дополнительные методы анализа промывочных жидкостей

15.07.2019

Дополнительные методы анализа позволяют более глубоко оценивать отдельные свойства промывочных жидкостей, имеющие важное значение в связи с особенностями бурения тех или иных конкретных скважин. Так, например, при использовании гуматных и известковых глинистых растворов важное значение приобретает pH и его определение производят регулярно. При использовании эмульсионных промывочных растворов появляется необходимость в регулярном определении содержания нефти. Содержание грубо-дисперсных фракций и песка осуществляется в основном при оценке качества глин новых месторождений, а определение суточного отстоя, стабильности и состава твердой фазы приобретает важное значение при использовании утяжеленных промывочных жидкостей и в этом случае производится регулярно.

Определение концентрации водородных ионов (pH). Концентрацию водородных ионов (pH) определяют в промывочных жидкостях на водной основе и в их фильтратах. В лабораторных условиях используют рН-метры различных конструкций, рассчитанные на измерение pH в пределах от 1 до 14. На буровой pH определяют ориентировочно с помощью индикаторной бумаги. Для измерения наносят каплю промывочной жидкости или фильтрата на индикаторную бумагу и, перевернув ее, наблюдают за изменением окраски бумаги с противоположной стороны. Сравнив цвет, приобретенный индикаторной бумагой, с цветной шкалой, определяют pH с точностью до единицы.

Определение содержания нефти производят с помощью прибора Дина и Старка. При содержании нефти выше 10% пользуются центрифугированием.

Определение содержания газа. Содержание газа в промывочной жидкости определяют в случае ожидания газонефтепроявлений, а также при использовании химических реагентов, вызывающих вспенивание.

Во ВНИИБТ разработан объемный метод определения содержания газа, который основам на естественной дегазации промывочной жидкости при пятикратном разбавлении водой. Для определения содержания газа из пробы, взятой в начале циркуляционной системы, отмеряют мензуркой 50 мл промывочной жидкости и вливают в цилиндр на 250 мл с притертой пробкой. Другим цилиндром отмеряют 200 мл воды и наливают в мерный цилиндр с промывочной жидкостью, предварительно отмыв этой водой мензурку. После этого цилиндр закрывают притертой пробкой, взбалтывают, открывают пробку и оставляют в покое до спадения пены. После выделения газа записывают объем V1 разбавленной промывочной жидкости. Расчет производят по формуле

УкрНИИгазом на основе прибора ВМ-6 разработан плунжерный прибор ВГ-1 (рис. 11), позволяющий последовательно определять содержание газа и водоотдачу промывочных жидкостей. Прибор имеет удлиненный (по сравнению с ВМ-6) плунжер и цилиндр с отверстием для слива избытка масла перед замером содержания газа. Содержание газа замеряют при закрытом нижнем клапане прибора в момент, когда плунжер перекроет сливное отверстие. При этом в результате сжатия газа плунжер опустится на несколько делений удлиненной шкалы, которая в нижней части имеет градуировку, соответствующую газосодержанию. Шкала прибора ВГ-1 перемещается в вертикальном направлении с помощью винта и гайки, что необходимо для установки на нуль по шкале «Газ». Установку на нуль производят при заполнении фильтрационной камеры водой. Определив содержание газа, выпускают избыток масла с помощью винта и приводят установку к нулю по водоотдаче; водоотдачу замеряют таким же образом, как и в приборе ВМ-6. Содержание газа определяют по формуле

где d — диаметр плунжера в см; G — вес плунжера в г; n — число делений шкалы; m — расстояние между двумя отметками шкалы В CM.

О.К. Ангелопуло и А.Н. Яровым предложен простой способ определения содержания газа в глинистом растворе с помощью прибора ВМ-6. Для определения содержания газа плунжер прибора закрывается изнутри пробкой, отделяющей воздух, находящийся в штоке, от измеряемой промывочной жидкости. Определение содержания газа этим прибором основано на использовании закона Бойля-Мариотта (PV=Const).

Процесс измерения заключается в том, что на плунжер прибора, собранного для измерения водоотдачи, накладывается дополнительный груз весом G (примерно 2 кгс). Под действием груза плунжер опускается на определенное число делений n (в результате сжатия газа). А.Н. Яровым предложена формула для определения содержания газа в промывочной жидкости

Определение содержания грубодисперсных фракций и песка основано на явлении седиментации грубодисперсных частиц в разбавленном глинистом растворе. Основным прибором для определения грубодисперсных фракций служит стеклянный отстойник (мензурка Лысенко) (рис. 12) или металлический отстойник ОМ-2 (рис. 13). Опыт показывает, что со стеклянным отстойником работать удобнее, но в условиях буровой его быстро разбивают. У металлического отстойника другой недостаток — ступенчатый переход от большого диаметра к малому, из-за чего часто забивается входное отверстие пробирки и искажаются результаты измерений. Кроме отстойников для производства измерений необходимо иметь мерные кружки или цилиндры на 50 и 450 см3, фарфоровую чашку диаметром 120 мм, резиновую пробку № 18—20 и секундомер.
Дополнительные методы анализа промывочных жидкостей

Для измерения содержания грубодисперсных фракций в отстойник наливают сначала 200—300 см3 воды, затем 50 см3 глинистого раствора и доливают водой до 500 см3. Отстойник закрывают колпаком или ладонью и, переворачивая колбу, перемешивают воду с глинистым раствором до тех пор, пока при очередном переворачивании колбы измерительная пробирка окажется свободной от грубодисперсных частиц. После этого возвращают колбу в вертикальное положение и одновременно включают секундомер. При этом грубодисперсные частицы бурно оседают, и граница между осадком и остальной суспензией хорошо прослеживается по стеклянному градуированному измерительному концу колбы или градуированной пробирке в металлическом отстойнике. Через 3 мин фиксируют объем осадка, выпавшего в измерительную часть за это время. Содержание грубодисперсных фракций определяют по формуле

где П — содержание грубодисперсных фракций в %; V0 — объем осадка в см3.

В состав грубодисперсных фракций входят песок и нераспустившиеся глинистые частички.

Определение суточного отстоя производят с помощью мерного цилиндра емкостью 100 см3. Пробу промывочной жидкости осторожно, чтобы не загрязнить верхнюю часть цилиндра, наливают в мерный цилиндр до отметки 100 см3 и оставляют на сутки в покое. Через 24 ч визуально определяют отстой, т. е. количество жидкости, не содержащей твердой фазы, которая выделилась в верхней части цилиндра. Отстой выражают в процентах выделившейся жидкости от объема пробы. Вследствие того, что объем пробы равен 100 см3, количество жидкости, выделившейся в верхней части цилиндра, будет соответствовать суточному отстою в процентах.

Определение состава твердой фазы. Твердая фаза глинистых растворов может состоять из глины, выбуренной породы и утяжелителя.

Содержание твердой фазы Cт, утяжелителя Cу, карбонатных частиц (известняка, мела) Cк, суммы растворенных веществ Cр, глинистых частиц Cгл определяют следующим образом.

1. Определение содержания растворенных веществ. Отбирают 10—20 г фильтрата и высушивают его при 105° С до постоянного веса. Вычисляют содержание растворенных веществ по формуле

где P1 — вес сухого остатка в г; Pф — вес фильтрата в г; Cр — содержание растворенных веществ в фильтрате в % вес.

2. Определение состава растворенных веществ. Сухой остаток, полученный при выпаривании фильтрата, прокаливают при температуре 500—600° С для удаления органических веществ. Вычисляют концентрацию неорганических и органических веществ по формулам

где Ррн — вес сухого остатка после прокаливания в г; Cрп — концентрация неорганических растворенных веществ в % вес.; Cро — концентрация органических растворенных веществ в % вес.

3. Определение концентрации твердой фазы. Высушивают навеску 20—25 г промывочной жидкости при температуре 105° С до постоянного веса. Концентрацию воды и твердой фазы вычисляют по формулам

где Pж — навеска промывочной жидкости в г; Pт — вес сухого остатка в г; Cв — концентрация воды в % вес.; Cт — концентрация твердой фазы в % вес.

Если содержание водорастворимых солей Cр не превышает 1—2%, то вторым членом в формуле (25) можно пренебречь из-за его малости (принимая Cр = 0). Тогда содержание твердой фазы определяют по упрощенной формуле

4. Определение концентрации карбонатных пород (мела и известняка). Сухой остаток после определения концентрации твердой фазы смачивают водой в стакане на 0,5 л и добавляют соляную кислоту (30—35%-ной концентрации) при постоянном взбалтывании до прекращения выделения пузырьков газа. Стакан доливают водой доверху и дают осадку отстояться. Сливают чистую воду, еще раз промывают осадок и сливают воду. Осадок высушивают до постоянного веса. Вычисляют содержание карбонатных пород по формуле

где Pпк — вес сухого остатка после удаления карбонатных пород.

5. Определение концентрации глины. Берут навеску 30—50 г промывочной жидкости в химическом стакане емкостью 1 л, доливают стакан водой, перемешивают и оставляют в покое на 3 мин. Осторожно сливают мутную воду и вновь разбавляют водой. Декантацию повторяют 3—5 раз до тех нор, пока сливаемая вода не будет чистой. К осадку добавляют соляную кислоту до прекращения выделения пузырьков, снова промывают осадок водой. Переносят осадок в фарфоровую чашку и помещают в сушильный шкаф, где высушивают при температуре 105°С до постоянного веса. Зная вес высушенного осадка Pос, определяют процентное содержание неглинистых частиц и утяжелителя по формуле

Содержание глины вычисляют как разность

Определение содержания бентонита в глинистом растворе производят с помощью метиленового голубого красителя. Метод основан на способности бентонита адсорбировать из глинистого раствора значительно больше метиленового голубого красителя, чем остальные твердые частицы. Определение концентрации бентонита по этому способу производят путем добавления водного раствора метиленового голубого красителя в глинистый раствор до тех пор, пока не прекратится адсорбция этого красителя и не появится его избыток. Для исключения погрешностей, связанных с адсорбцией метиленового голубого красителя химическими реагентами, пробу глинистого раствора предварительно кипятят с растворами перекиси водорода и серной кислоты.

Испытания производят в следующем порядке.

1. Переносят пипеткой 2 мл исследуемого глинистого раствора в коническую колбу емкостью 250 мл.

2. Добавляют в колбу 15 мл 3%-ной H2O2 и 0,5 мл концентрированной Н2SO4 и кипятят смесь в течение 4 мин.

3. Разбавляют содержимое колбы дистиллированной или питьевой водой до 50 мл.

4. Добавляют раствор метиленового голубого красителя (концентрация 4,5 г/л) порциями по 1 мл. После каждого добавления глинистый раствор встряхивают и берут пробу стеклянной палочкой на фильтровальную бумагу. Следят за началом расплывания краски по бумаге.

5. После обнаружения расплывания краски еще раз встряхивают колбу в течение 2 мин и берут контрольную пробу палочкой. Если окрашивание бумаги продолжается, то испытание закончено.

6. Определяют содержание бентонита (в г/л), которое равно числу добавленных миллилитров раствора метиленового голубого красителя, умноженному на коэффициент 2.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна