亚甲基蓝容量

第一章钻井液原材料及处置剂

第一节钻井液原材料及处置剂简介

第二节钻井液原材料及处置剂质量查验相关参数四、亚甲基蓝容量（MBT）测试

（一）测定意义

亚甲基蓝容量确实是测定钻井液内含膨润土的量，确实是膨润土在中的含量，可通过MBT实验测量，也确实是用溶液来。在上目测。

亚甲基蓝容量是钻井液的活性粘土（膨润土和/或钻屑）含量的一个指标。用亚甲基蓝容量可估算钻井液中固相的总阳离子互换容量。亚甲基蓝容量和阳离子互换容量并非必需相等，通常前者略小于实际的阳离子互换容量。膨润土含量过重阻碍性能以致失控。一样操纵在20以下。最好用无。

膨润土，又叫斑脱岩、皂土或膨土岩。性状一样为白色、淡黄色，因含铁量转变又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等。相对密度 2-3g/cm3。是以蒙脱石为要紧成份的层状铝硅酸盐粘土矿物，含量在85-90%，属于蒙皂石族的二八面体低电荷粘土矿物，其晶胞由两层硅氧四面体中间加一层铝氧八面体组成，四面体与八面体之间共享氧原子形成高度有序的准2维片层，具有专门大的比表面积。

其中的硅铝离子能够被镁铁锂等低价离子代替，从而造成膨润土层间电价不饱和，使层间带永久负电荷。这种负电荷通常由层间具有互换性的水合阳离子来平稳。因此膨润土具有良好的离子互换性，吸水性，膨胀性，粘结性，吸附性等一系列很有价值的特性。

膨润土可分为钙基膨润土和钠基膨润土，的层间种类决定的类型，层间为Na+时称;层间为Ca+时称。小块体加水后体积胀大，钙膨润土5-15倍，钠膨润土20-30倍，钠膨润土的性质比钙质的好，钠土水化能力较弱，造浆能力较高，因此适合钻井液利用。

钠土一样较少，的散布远广于钠质土。因此除增强寻觅钠质土外确实是要对进行改性，使它成为钠质土。现场利历时，利用其离子专门好的互换性能，对天然钙基膨润土进行钠化处置，其产品水化性能变优(采纳纯碱或烧碱改造)，可做钻井泥浆材料，来知足钻井液用土的需要。[孙焕引.刘亚元主编.钻井液北京: 石油工业出版社. .第33页]

钻井液在国内绝大部份为水基泥浆体系，膨润土作为钻井泥浆的要紧处置剂，用于配浆材料，降低钻井液的滤失量，提高钻井液的粘切，还能够用作堵漏剂的组分。[孙焕引.刘亚元主编.钻井液北京: 石油工业出版社. .第33-34页]但膨润土用量不宜过大，因此，在钻井液中必需维持适宜的膨润土含量。

（二）测定方式

测定膨润土含量要紧有两个方式，比色发和亚甲基蓝容量法。比色方式实验操作比较繁琐和费时。目测比色法的比色管中标准溶液放置一段时刻后受紫外线阻碍慢慢分解而脱色，而且离心机、比色计和光度计都非型砂工厂实验室的常备装置。

亚甲基蓝容量法的方式，直到60年代中期，美国从事石油钻井泥浆行业的National Lead Co. Baroid Div.发表文章说明研究成功应用滴定法测定膨润土的吸蓝量法。若是加入的亚甲基蓝全数被膨润土吸附，那么试料液中不存在游离状态的亚甲基蓝。若是膨润土的吸附已经饱和，试料液中开始显现游离的亚甲基蓝，这时即已达到终点。从而得出亚甲基蓝溶液的吸附量。终点的判定是靠将试料液滴在滤纸上，观测滤纸上泥点周围渗出蓝绿颜色的晕环。

亚甲基蓝在水溶液中电离出一价的有机阳离子，与搬土发生阳离子互换。亚甲基兰是一种阳离子材料，在溶液中离解。当粘土中可互换阳离子水化时，带负电荷粘土晶片便与带正电荷的染色离子结合生成蓝色水不溶物，现在亚甲基兰褪色，只有当溶液中有游离的亚甲基兰时才呈绿蓝色。

式中 M＋——金属阳离子；

B——带负电荷的般土粒子。

在溶液中，有机阳离子呈蓝色，与粘土晶片亲合力更大，能够将原先吸附在粘土晶片上的互换性阳离子全数互换下来，在吸附达到饱和之前，溶液中不存在游离的染色离子，滴在滤纸上的渗液无色，只有当粘土粒子吸附亚甲基兰达到饱和状态时，溶液中才有游离的亚甲基兰，滴在滤纸上的渗液由于存在染色离子，故呈绿-蓝色圈。

美国石油钻井行业所用的滴定法操作相当简单，也不需特殊仪器设备，一样的型砂实验室中都能进行滴定实验。因此确信以滴定法为基础，进行膨润土品质和型砂有效膨润土量检测技术的研究。(1). 实验仪器和试剂

实验仪器和试剂有亚甲基蓝溶液，双氧水，稀硫酸，移液管，滴定管，量筒，锥形瓶，注射器，电炉。

双氧水：3%溶液

稀硫酸：约L

移液管：（通过检定），移取稀硫酸

滴定管：10mL酸式滴定管

量筒：10mL、25mL、50mL各一个，10mL、50mL量筒用于量取蒸馏水，25mL用于量取双氧水。

锥形瓶：250mL

注射器：或

电炉：符合实验室平安要求

亚甲基蓝溶液：L

亚甲基蓝分子式为C16H18ClN3S3H2O，分子量。用滴定法查验膨润土品质时，可将分析纯亚甲基蓝近似视为纯品。美囯石油钻井行业所用亚甲基蓝溶液浓度是mol（摩尔），即1000 mL中含摩尔

（即g），相当于质量分数%。每1 mL溶液含亚甲基蓝为m mol （毫摩尔），即mg。其依照是假定在滴定进程中，亚甲基蓝的离子与膨润土的阳离子起完全的互换反映，从而能够由滴定结果得出

100 g膨润土中所含的互换性阳离子总量有多少m mol。美国铸造学会型砂实验手册中采纳一样浓度。

亚甲基蓝的水分含量可能与分子式不符，理论上结晶水含量有三个，但还可能搀杂有含量不等的二、4和5个结晶水，分子量也会稍有不同。因此在检测亚甲基蓝产品纯度和确信配制亚甲基蓝滴定液时，需要先将试剂在200±5F（93±3℃）烘干成干样（烘干后分

子式为C16H18N3SCl·3H2O，分子量），以测出试剂所含结晶水量，用来修正配制滴定液所用亚甲基蓝试剂称取量，并非是将烘干后的无水亚甲基蓝重量依照规定的百分比配制滴定用溶液。

(2)测试步骤

一、在已加有10mL水的锥形瓶中加入钻井液样品（或需消耗2ml-10ml亚甲基蓝溶液的适量钻井液）。所带注射器的容量应大于。一样为或3mL。利用较大的注射器那么可没必要除去进入注射器内的空气。

为保证准确加入样品，采取以下步骤：必需清除混入钻井液样品中的空气或天然气。搅拌钻井液以破坏其凝胶，并迅速将样品吸入注射器内。维持注射器口浸没在钻井液中，缓慢地把注射器内的钻井液排出。再次将钻井液样品吸人注射器内，直至柱塞的顶端抵达注射器的最大刻度线为止（如3mL，注射器上3ml刻度线）。将柱塞从最后刻度线开始推动至准确排出样品。关于3mL注射器，注塞应推至1mL 刻度线。

二、加入15mL3%过氧化氢溶液和稀硫酸。缓慢煮沸lOmin，但不要蒸干。加水稀释至50mL。由于所测钻井液中含有机处置剂，如木质索磺酸盐、褐煤、纤维索类聚合物、聚丙烯酸盐等有机物质等，为了减少其对钻井液中膨润土当量测定的阻碍，加入H2O2溶液和H2SO4溶液并加热是为了排除。若是所测泥浆中含有机处置剂，可能会参与或阻碍亚甲基蓝和膨润土的反映，从而阻碍实验的准确性，由于H2O2溶液和H2SO4都具有强氧化性，加入H2O2溶液能够爱惜游离的亚甲基

兰，加入H2SO4溶液能够加大粘土分散度，能够排除有机物对亚甲基蓝的阻碍。从而取得准确的实验结果。

3、以每次将亚甲基蓝溶液逐次加入到锥形瓶中。若是在以前的实验中已大致明白达终点时所需的亚甲基蓝溶液的量，那么能够在开始滴按时能够每次加入1 mL-2 mL。在每次加入亚甲基蓝溶液后，将锥形瓶摇动30s，在维持固相颗粒悬浮的情形下，用搅拌棒蘸取一滴悬浮液滴在滤纸上。观看到滤纸上固体颗粒斑点周围的蓝色环后，则继续摇动锥形瓶2 min，并再取一滴悬浮液于滤纸上，若是蓝色圆环消失，重复继续滴加，直至2min后蓝色圆环再也不消失即达到最初的滴定终点（终点判定见图1-1）。

当绿蓝色圆圈显现后再搅拌两分钟色圈可能消失，因为泥浆体系可能散布不均匀，粘土中水化后带负电的可互换阳离子没有完全消耗带正电荷的染色离子，溶液中还有没与粘土结合的亚甲基蓝，从而局部有游离的亚甲基兰剩余,因此显现绿蓝色圈，而再搅拌两分钟后使其混合均匀后，由于进一步与粘土离子结合使溶液中没有游离的亚甲基蓝，绿蓝色圈就会消失。

图1-1 亚甲基蓝滴定终点的判定

计算并记录钻井液的亚甲基蓝容量（MBT ） df

mb V V MBT = 式中

MBT —亚甲基蓝容量

V mb —滴定消耗的亚甲基蓝的体积，mL

V df --滴钻井液的体积，mL

另外，亚甲基蓝容量还能够kg/m 3(或lb/bbl)膨润土当量表示（BE 膨润土阳离子互换量为70mol/100g ）

MBT BE ⨯=14.25

MBT BE ⨯=5'

式中

BE —膨润土当量，kg/m 3

BE ’—膨润土当量， lb/bbl