钻井液配制与维护 2.6钻井液pH值及碱度的测定 2.6钻井液pH值和碱度测定.pptVIP

钻井液的碱度 2.碱度 甲基橙 变色点为pH＝4.3 当pH值降至该值时，甲基橙由黄色转变为橙红色 甲基橙碱度：能使pH值降至4.3所需的酸量 Mm：钻井液的甲基橙碱度 Mf：钻井液滤液的甲基橙碱度 碱度测定方法 钻井液的碱度 2.碱度 API推荐的试验方法要求对Pm、Pf和Mf分别进行测定。 标准：规定以上三种碱度的值均以滴定1ml样品(钻井液或其滤液)所需0.02mol/l的H2SO4的ml数表示（ml单位常可省略）。 注意：有时钻井液滤液中存在着某些易与H＋起反应的其它无机离子(如SiO32-、PO43-等)和有机处理剂，这样会使Mf和Pf的测定结果产生一定误差。 钻井液的碱度 2.碱度 测定目的Ⅰ：由测出的Pf和Mf可计算出钻井液滤中OH-、HCO3-、CO32-等的浓度。 根据： 当pH＝8.3时，以下反应已基本进行完全： OH-＋H+ →H2O CO32-＋H+→HCO3- 溶液中的HCO3-不参加反应，继续用H2SO4溶液滴定至pH＝4.3时，HCO3-与H+的反应也已基本反应完全： HCO3-+H+→CO2+H2O 碱度测量与计算 钻井液的碱度 特殊情况： 若测得的结果为Mf＝Pf，表示滤液的碱性完全由OH-所引起； 若测得的结果为Pf＝0，表示碱性完全由HCO3-引起； 若测得的结果为Mf＝2Pf，表示滤液中只含有CO32-。 Pf和Mf与离子质量浓度之间的关系 条件 [OH-]/(mg·l-1) [CO32-]/(mg·l-1) [HCO3-]/(mg·l-1) Pf=0 0 0 1220Mf 2PfMf 0 1220Pf 1220(Mf-2Pf) 2Pf=Mf 0 1220Pf 0 2PfMf 340(2Pf-Mf) 1220(Mf-Pf) 0 Pf=Mf 340Mf 0 0 钻井液的碱度 测定目的Ⅱ：根据测得的Mf和Pf ，确定钻井液中悬浮固相的储备碱度。 储备碱度主要是指未溶石灰构成的碱度。 当pH值降低时，石灰会不断溶解 这样一方面可为钙处理钻井液不断地提供Ca2+，另一方面有利于使钻井液的pH值保持稳定 钻井液的储备碱度通常用体系中未溶Ca(OH)2的含量表示 计算式为：储备碱度（kg/m3）=0.742(Pm-fwPf) （fw—钻井液中水的体积分数） 钻井液的滤失和润滑性 第六节 钻井液pH值和碱度测定 知识点：pH值测定、碱度测定 pH值和碱度调整 任务二 钻井液性能测定 钻井液的pH值 1.钻井液的pH值 通常用钻井液滤液的pH值表示钻井液的酸碱性 在钻井过程中，大多数钻井液的pH值要求控制在8～11之间，即维持一个较弱的碱性环境。 酸碱性的强弱直接与钻井液中粘土颗粒的分散程度有关 因此酸碱性会在很大程度上影响钻井液的粘度、切力和其它性能参数。 钻井液的pH值 （1）预水化的膨润土基浆(其中膨润土含量为57.1kg/m3)表现粘度随pH值变化而变化。 现象：当pH值大于9时，表现粘度随pH值升高而剧增； 原因：当pH值升高时，会有更多OH-被吸附在粘土晶层的表而，进一步增强表面所带的负电性，从而在剪切作用下使粘土更容易水化分散。 钻井液的pH值 （2）在实际应用中，大多数钻井液的pH值要求控制在8～11之间，即维持一个较弱的碱性环境。 主要原因： 可减轻对钻具的腐蚀； 可预防因氢脆而引起的钻具和套管的损坏； 可抑制钻井液中钙、镁盐的溶解； 有相当多的处理剂需要在碱性介质中才能充分发挥其效能。如丹宁类、褐煤类和木质素磺酸盐类处理剂。 钻井液的pH值 （3）不同类型的钻井液所要求的pH值范围有所不同。 一般要求分散钻井液的pH10； 含石灰的钙钻井液pH：11～12 含石膏的钙钻井液pH：9.5～10.5 许多情况下聚合物钻井液的pH在7.5～8.5之间。 钻井液的pH值 （4）钻井液pH值的调节 烧碱（工业用NaOH）是调节钻井液pH值的主要添加剂，有时也使用纯碱和石灰。 ； 常温下，它们的水溶液pH值如下： 10% NaOH 溶液，pH＝12.9； 10% Na2CO3 溶液，pH＝11.1； 饱和Ca(OH)2溶液，pH＝12.1。 通常使用pH试纸测量钻井液的pH值，如要求精度较高时，可使用pH计。 钻井液的碱度 2.碱度 碱度是指溶液或悬浮体对酸的中和能力。 问题1 钻井液为什么要测量碱度？ 使钻井液维持碱性的无机离子除了OH-外，还可能有HCO3-和CO32-等离子； pH值并不能完全反映钻井液中这些离子的种类和浓度。 钻井液的碱度 2.碱度 问题2 钻井液引入碱度参数有哪些好处？ 由碱度测定值可以较方便地确定钻井液滤液中OH-、HCO3-和CO32-等三种离子的含量，从而可以判断钻井液碱性的来源； 可以确定钻井液体系中悬浮石灰