第八章 水基钻井液滤液化学分析

第八章水基钻井液滤液化学分析

一、氯离子含量的测定

钻遇岩盐层或盐水层时，NaCl等无机盐会进入钻井液造成污染，使其性能变坏，因此需要检测钻井液滤液中Cl-浓度。检测方法，取1毫升钻井液滤液，用0.0282M 标准AgNO3溶液滴定，指示剂为K2CrO4，当试样中出现橘红色Ag2CrO4沉淀时为终点。

1、仪器和试剂

（1）硝酸银溶液 : 浓度为0.0282N和0.2820N ；

（2）铬酸钾溶液 : 5g/100 ml水；

（3）硫酸或硝酸溶液: 0.02N 标准溶液；

（4）酚酞指示剂：将1g酚酞溶于100 ml浓度为50%的酒精水溶液中配制而成；

（5）沉淀碳酸钙：化学纯；

（6）蒸馏水；

（7）带刻度的移液管: 1 ml和10 ml的各一支；

（8）锥形瓶: 100-150 ml，白色。

（9）搅拌棒。

2、测定步骤

（1）取1ml或几ml滤液于滴定瓶中，加2～3滴酚酞溶液。如果显示粉红色，则边搅拌边用移液管逐滴加入酸，直至粉红色消失。如果滤液的颜色较深，则

先加入2 ml 0.2N硫酸或硝酸并搅拌，然后再加入1g碳酸钙并搅拌。（现

场实际操作中此步意义不大，粗略测定情况下此步可省略）（2）加入25-50 ml蒸馏水和5-10滴铬酸钾指示剂。在不断搅拌下，用滴定管或移液管逐滴加入硝酸银标准溶液，直至颜色由黄色变为橙红色并能保持30s

为止。记录达到终点所消耗的硝酸银的ml数。如果硝酸银溶液用量超过10

ml，则取少一些滤液进行重复测定。如果滤液中的氯离子浓度超过

1000mg/l，应使用0.2820N的浓度的硝酸银溶液。

3、计算

AgNO3 + CL-→ AgCL↓ + NO3-

如果取样1ml滤液，用0.282N当量浓度的AgNO3的标准溶液滴定，0.282N当量浓度的AgNO3摩尔浓度为0.282 mol/L，硝酸银和氯离子反应的关系是1：1，假如滴定时消耗Xml的硝酸银，就消耗了0.282*X mol的硝酸银，就说明有0.282X mol的CL-，在把它转换成自量浓度mg/L，就成了0.282*X*35.45*1000mg/L。（其中35.45为CL-的摩尔质量分数，1000为ml到L的换算系数）

在实际操作中，我们不可能每次取样都是1ml，也不可能每次都用到浓度为

0.0282N和0.2820N的AgNO3的硝酸银，那我们根据上式可以得出：

硝酸银浓度（N或mol/L）*消耗硝酸银体积（ml）* 35450

氯离子浓度Cl－(mg/l) =

取样滤液体积（ml）

若用ppm为单位表示氯离子浓度，则：

氯离子浓度Cl－(ppm) = (氯离子浓度，mg/l) / (滤液密度g/ ml)

式中，滤液密度可由Cl－(mg/l)浓度通过查表而得到，如果滤液的盐较复杂，不是单纯的NaCl，CaCl2或KCl等，则滤液密度难于从表中查到，只能实际测定。对于淡水钻井液，由于滤液密度近似1g/ml，因此，用mg/l表示的氯离子浓度近似等于用ppm表示的数值。

注：取样时，由于淡水一般取10ml或20ml，CL-浓度超过50000mg/L的滤液取样0.2—0.5ml。

二、钙离子含量的测定

当配浆水硬度大，钻水泥塞，或者钻遇石膏层、盐膏层都会引起钻井液中Ca2+、Mg2+浓度增大，使钻井液受到污染。此时要测定Ca2+、Mg2+浓度。

测定方法，取1毫升滤液，用0.01M 的EDTA（乙二胺四乙酸二钠盐）标准溶液滴定，铬黑T做指示剂。当指示剂颜色由酒红色变为蓝色反应到达终点。

1、仪器和试剂

a.EDTA标准溶液: 0.01mol/l 的二水合乙二胺四乙酸二钠盐溶液， 1 ml=

1000mg/l 的CaCO3或 1 ml= 400 mg/l 的Ca2+；

b.氢氧化钠溶液 : 1N

c.钙指示剂 : 羟基萘酚蓝或Calver Ⅱ；

d.冰醋酸 :

e.滴定瓶 : 150 ml烧杯；

f.带刻度移液管 : 1 ml一支和10 ml的二支；

g.移液管 : 1 ml、2 ml和5 ml的各一支；

h.加热板 :

i.掩蔽剂 : 体积比为1:1:2的三乙醇胺、四乙烯基戊胺和水混合液(备

用)；

j.pH试纸 :

k.次氯酸钠溶液 : 5.25%的次氯酸钠去离子水溶液(Clorox或相当的试剂)，要

确保新鲜且不含次氯酸钙或草酸。应测定其钙离子含量；

l.蒸馏水或去离子水: 应测定其钙离子含量；

m.量筒 : 50 ml。

2、测定步骤

(1)取1.0 ml或更多一些试样于150 ml烧杯中。如果试样颜色较深，可加入10 ml

次氯酸钠溶液并混匀，再加入1 ml冰醋酸混匀，然后煮沸试样以除去氯气。

为了保持试样体积不减少，应适时补充蒸馏水或去离子水。将pH试纸浸入到

试样中，如果试纸不被漂白，表明氯气已被除净，否则要继续煮沸。氯气除净后，冷却试样并用蒸馏水或去离子水冲洗烧杯内壁；

(2)用蒸馏水或去离子水稀释试样至约50 ml，如果试样中存在可溶性铁，则滴加

1 ml掩蔽剂。加入10～15 mlNaOH溶液使试样pH值达到12～13；

(3)加入适量的钙指示剂(0.1～0.2g)并混匀。如果存在钙离子，试样将显示粉红

色至酒红色。指示剂加得太多时，终点将会不明显，可同时加入几滴甲基橙指示剂以改善终点的判断；

(4)边搅拌边用EDTA溶液滴定至红色变成蓝色时，再继续加入EDTA溶液而不再有

由红到蓝的颜色变化即为终点。记录所用EDTA溶液的体积。

(5)计算 :

40000×消耗EDTA溶液体积（ml）×EDTA溶液浓度钙离子含量Ca2+(mg/l) =

试样体积 (ml)

注意：如果所用的次氯酸钠溶液和蒸馏水中含有钙离子，测定结果应校正。

三、钻井液碱度与石灰含量的测定

碱度是衡量钻井液酸碱性的另一种方法。API规定用酚酞和甲基橙两种指示剂来评价钻井液及其滤液的碱性强弱。

酚酞指示剂在PH=8.3时，由红变为无色，能够使钻井液或滤液PH值降到8.3所需的酸量叫酚酞碱度。钻井液的酚酞碱度用P m表示。滤液的酚酞碱度用P f表示。

甲基橙指示剂在PH=4.3时由黄色转变为橙红色。能使钻井液或滤液PH值降到4.3所需酸量叫甲基橙碱度。钻井液的甲基橙碱度用M m表示，滤液的甲基橙碱度用M f表示。API规定P m、P f、M f均以滴定1毫升样品，所需0.02N硫酸的毫升数来表示。由测出的P m、P f、M f值计算出钻井液滤液中OH-、HCO3-、CO32-浓度。这三种离子是引起钻井液呈碱性的根源。

1、仪器与试剂

（1）硫酸溶液: 0.02N标准溶液；

（2）酚酞指示剂溶液: 将1g酚酞溶于100 ml浓度为50%的酒精水溶液中配制而成；

（3）甲基橙指示剂溶液: 将0.1g甲基橙溶于100 ml水中配制而成；

（4）pH计；

（5）滴定瓶: 100～150 ml，最好白色；

（6）带刻度移液管: 1 ml和10 ml各一支；