亞甲基藍(lán)容量

1、第一章、鉆井液原材料及處理劑2014年9月13日第一章鉆井液原材料及處理劑第一節(jié)鉆井液原材料及處理劑簡介第二節(jié)鉆井液原材料及處理劑質(zhì)量檢驗(yàn)相關(guān)參數(shù)四、亞甲基藍(lán)容雖（MBT測(cè)試（一）測(cè)定意義亞甲基藍(lán)容量就是測(cè)定鉆井液內(nèi)含膨潤土的量， 就是膨潤土在泥 漿中的含量，可通過 MBT5?驗(yàn)測(cè)量，也就是用亞甲基藍(lán)溶液來滴定。 在濾紙上目測(cè)。亞甲基藍(lán)容量是鉆井液的活性黏土（膨潤土和 /或鉆屑）含量的 一個(gè)指標(biāo)。用亞甲基藍(lán)容量可估算鉆井液中固相的總陽離子交換容 量。亞甲基藍(lán)容量和陽離子交換容量并非必須相等，通常前者略小于實(shí)際的陽離子交換容量。膨潤土含量過高嚴(yán)重影響泥漿性能以致失 控。一般控制在20以下。最好用

2、無固相泥漿。膨潤土，又叫斑脫巖、皂土或膨土巖。性狀一般為白色、淡黃色， 因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等。相對(duì) 密度2-3g/cm3。是以蒙脫石為主要成分的層狀鋁硅酸鹽粘土礦物，含量在85-90%,屬于蒙皂石族的二八面體低電荷粘土礦物，其晶胞由 兩層硅氧四面體中間加一層鋁氧八面體構(gòu)成， 四面體與八面體之間共 享氧原子形成高度有序的準(zhǔn)2維片層，具有很大的比表面積。張艷晶、孟慶鑫、李曉娟、張會(huì)哲i第一章、鉆井液原材料及處理劑2014年9月13日Q：Si；QQ；Si；Q 0-Ak0-AI：0 h20 0；Si；00；Si：Q其中的硅鋁離子可以被鎂鐵鋰等低價(jià)離子代替， 從而造成膨

3、潤土 層間電價(jià)不飽和，使層間帶永久負(fù)電荷。這種負(fù)電荷通常由層間具有 交換性的水合陽離子來平衡。因此膨潤土具有良好的離子交換性， 吸 水性，膨脹性，粘結(jié)性，吸附性等一系列很有價(jià)值的特性。膨潤土可分為鈣基膨潤土和鈉基膨潤土， 膨潤土的層間陽離子種 類決定膨潤土的類型，層間陽離子為 Na耐稱鈉基膨潤土 ；層間陽離 子為Ca耐稱鈣基膨潤土。小塊體加水后體積脹大，鈣膨潤土5-15倍，鈉膨潤土 20-30倍，鈉膨潤土的性質(zhì)比鈣質(zhì)的好，鈉土水化能力 較弱，造漿能力較高，所以適合鉆井液使用。鈉土一般較少，鈣質(zhì)土的分布遠(yuǎn)廣于鈉質(zhì)土。因此除了加強(qiáng)尋找 鈉質(zhì)土外就是要對(duì)鈣質(zhì)土進(jìn)行改性，使它成為鈉質(zhì)土?，F(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，

4、利用其離子很好的交換性能，對(duì)天然鈣基膨潤土進(jìn)行鈉化處理， 其產(chǎn) 品水化性能變優(yōu)（米用純堿或燒堿改造），可做鉆井泥漿材料，來滿足 鉆井液用土的需要。孫煥引.劉亞元主編.鉆井液 北京：石油工業(yè)出 版社.2008.10.第33頁鉆井液在國內(nèi)絕大部分為水基泥漿體系， 膨潤土作為鉆井泥漿的 主要處理劑，用于配漿材料，降低鉆井液的濾失量，提高鉆井液的粘 切，還可以用作堵漏劑的組分。孫煥引.劉亞元主編.鉆井液 北京: 張艷晶、孟慶鑫、李曉娟、張會(huì)哲 I 2第一章、鉆井液原材料及處理劑2014年9月13日2014年9月13日石油工業(yè)出版社.2008.10.第33-34頁但膨潤土用量不宜過大，因 此，在鉆井液中

5、必須保持適宜的膨潤土含量。（二）測(cè)定方法測(cè)定膨潤土含量主要有兩個(gè)方法，比色發(fā)和亞甲基藍(lán)容量法。比色方法試驗(yàn)操作比較繁瑣和費(fèi)時(shí)。目測(cè)比色法的比色管中標(biāo)準(zhǔn)溶液放 置一段時(shí)間后受紫外線影響逐漸分解而脫色，而且離心機(jī)、比色計(jì)和 光度計(jì)都非型砂工廠實(shí)驗(yàn)室的常備裝置。亞甲基藍(lán)容量法的方法，直到 60年代中期，美國從事石油鉆井 泥漿行業(yè)的National Lead Co. Baroid Div.發(fā)表文章說明研究成功應(yīng)用滴定法測(cè)定膨潤土的吸藍(lán)量法。如果加入的亞甲基藍(lán)全部被膨潤 土吸附，則試料液中不存在游離狀態(tài)的亞甲基藍(lán)。如果膨潤土的吸附已經(jīng)飽和，試料液中開始出現(xiàn)游離的亞甲基藍(lán)，這時(shí)即已達(dá)到終點(diǎn)。 從而得出亞甲

6、基藍(lán)溶液的吸附量。終點(diǎn)的判斷是靠將試料液滴在濾紙 上，觀測(cè)濾紙上泥點(diǎn)周圍滲出藍(lán)綠顏色的暈環(huán)。亞甲基藍(lán)在水溶液中電離出一價(jià)的有機(jī)陽離子，與搬土發(fā)生陽離子交換。亞甲基蘭是一種陽離子材料，在溶液中離解。當(dāng)粘土中可交 換陽離子水化時(shí)，帶負(fù)電荷粘土晶片便與帶正電荷的染色離子結(jié)合生 成藍(lán)色水不溶物，此時(shí)亞甲基蘭褪色，只有當(dāng)溶液中有游離的亞甲基 蘭時(shí)才呈綠藍(lán)色。M +金屬陽離子；帶負(fù)電荷的般土粒子。式中B-在溶液中，有機(jī)陽離子呈藍(lán)色，與粘土晶片親合力更大，能夠?qū)⒃瓉?吸附在粘土晶片上的交換性陽離子全部交換下來，在吸附達(dá)到飽和之 前，溶液中不存在游離的染色離子，滴在濾紙上的滲液無色，只有當(dāng) 粘土粒子吸附亞甲基

7、蘭達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，溶液中才有游離的亞甲基 蘭，滴在濾紙上的滲液由于存在染色離子，故呈綠 -藍(lán)色圈。美國石油鉆井行業(yè)所用的滴定法操作相當(dāng)簡單， 也不需特殊儀器 設(shè)備，一般的型砂實(shí)驗(yàn)室中都能進(jìn)行滴定試驗(yàn)。 因而確定以滴定法為 基礎(chǔ)，進(jìn)行膨潤土品質(zhì)和型砂有效膨潤土量檢測(cè)技術(shù)的研究。(1).實(shí)驗(yàn)儀器和試劑 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑有亞甲基藍(lán)溶液，雙氧水，稀硫酸，移液管，滴定管, 量筒，錐形瓶，注射器，電爐張艷晶、孟慶鑫、李曉娟、張會(huì)哲第一章、鉆井液原材料及處理劑2014年9月13日雙氧水：3%溶液稀硫酸：約2.5mol/L移液管：1.0mL （經(jīng)過檢定），移取稀硫酸滴定管：10mL酸式滴定管量筒：10mL、25

8、mL、50mL各一個(gè)，10mL、50mL量筒用于量取蒸1留水，25mL用于量取雙氧水。錐形瓶：250mL注射器：2.5或3.0mL電爐：符合實(shí)驗(yàn)室安全要求亞甲基藍(lán)溶液：3.20g/L亞甲基藍(lán)分子式為 G6H18CNS3H2。，分子量373.90。用滴定法 檢驗(yàn)膨潤土品質(zhì)時(shí)，可將分析純亞甲基藍(lán)近似視為純品。 美國石油鉆 井行業(yè)所用亞甲基藍(lán)溶液濃度是 0.01 mol （摩爾），即1000 mL中含 0.01摩爾（即3.74 g）,相當(dāng)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.374 % 每1 mL溶液含亞甲 基藍(lán)為0.01 m mol （毫摩爾），即3.74 mg。其根據(jù)是假定在滴定過程 中，亞甲基藍(lán)的離子與膨潤土的陽離子

9、起完全的交換反應(yīng)，從而可以由滴定結(jié)果得出100 g膨潤土中所含的交換性陽離子總量有多少 m mol。美國鑄造學(xué)會(huì)型砂試驗(yàn)手冊(cè)中采用同樣濃度。亞甲基藍(lán)的水分含量可能與分子式不符，理論上結(jié)晶水含量有三個(gè)，但還可能攙雜有含量不等的2、4和5個(gè)結(jié)晶水，分子量也會(huì)稍 張艷晶、孟慶鑫、李曉娟、張會(huì)哲 I 5第一章、鉆井液原材料及處理劑2014年9月13日有差異。所以在檢測(cè)亞甲基藍(lán)產(chǎn)品純度和確定配制亞甲基藍(lán)滴定液 時(shí)，需要先將試劑在200士5 F（93±3C）烘干成干樣（烘干后分子式 為G6Hi8N3SCI 3H2。，分子量319.85）,以測(cè)出試劑所含結(jié)晶水量， 用來修正配制滴定液所用亞甲基藍(lán)試

10、劑稱取量，并不是將烘干后的無水亞甲基藍(lán)重量按照規(guī)定的百分比配制滴定用溶液。（2）測(cè)試步驟1、在已加有10mL水的錐形瓶中加入2.0mL鉆井液樣品（或需消 耗2mI-10mI亞甲基藍(lán)溶液的適量鉆井液）。所帶注射器的容量應(yīng)大于 2.0mL。通常為2.5mL或3mL使用較大的注射器則可不必除去進(jìn)入 注射器內(nèi)的空氣。為保證準(zhǔn)確加入2.0mL樣品，采取下列步驟：必須清除混入鉆井 液樣品中的空氣或天然氣。攪拌鉆井液以破壞其凝膠，并迅速將樣品 吸入注射器內(nèi)。保持注射器口浸沒在鉆井液中，緩慢地把注射器內(nèi)的 鉆井液排出。再次將鉆井液樣品吸人注射器內(nèi)，直至柱塞的頂端到達(dá) 注射器的最大刻度線為止（如 3mL注射器上

11、3mI刻度線）。將柱塞 從最后刻度線開始推進(jìn)至準(zhǔn)確排出 2.0mL樣品。對(duì)于3mL注射器，注 塞應(yīng)推至1mL刻度線。2、加入15mL3唬氧化氫溶液和0.5mL稀硫酸。緩慢煮沸IOmin , 但不要蒸干。加水稀釋至50mL由于所測(cè)鉆井液中含有機(jī)處理劑， 如木質(zhì)索磺酸鹽、褐煤、纖維索類聚合物、聚丙烯酸鹽等有機(jī)物質(zhì)等， 為了減少其對(duì)鉆井液中膨潤土當(dāng)量測(cè)定的影響，加入HO溶液和HSO2014年9月13日溶液并加熱是為了消除。如果所測(cè)泥漿中含有機(jī)處理劑，可能會(huì)參與 或影響亞甲基藍(lán)和膨潤土的反應(yīng)，從而影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，由于H>C2溶液和H2SO都具有強(qiáng)氧化性，加入H2Q溶液可以保護(hù)游離的亞甲基 蘭，

12、加入HSO溶液可以加大粘土分散度，可以消除有機(jī)物對(duì)亞甲基 藍(lán)的影響。從而得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3、以每次0.5mL將亞甲基藍(lán)溶液逐次加入到錐形瓶中。如果在 以前的試驗(yàn)中已大致知道達(dá)終點(diǎn)時(shí)所需的亞甲基藍(lán)溶液的量，那么可以在開始滴定時(shí)可以每次加入1 mL-2 mL。在每次加入亞甲基藍(lán)溶液 后，將錐形瓶搖動(dòng)30s,在保持固相顆粒懸浮的情況下，用攪拌棒蘸 取一滴懸浮液滴在濾紙上。觀察到濾紙上固體顆粒斑點(diǎn)周圍的藍(lán)色環(huán) 后，則繼續(xù)搖動(dòng)錐形瓶2 min,并再取一滴懸浮液于濾紙上，如果藍(lán) 色圓環(huán)消失，重復(fù)繼續(xù)滴加，直至 2min后藍(lán)色圓環(huán)不再消失即達(dá)到 最初的滴定終點(diǎn)（終點(diǎn)判斷見圖1-1）。當(dāng)綠藍(lán)色圓圈出現(xiàn)后再攪拌兩分鐘色圈可能消失，因?yàn)槟酀{體系可能分布不均勻，粘土中水化后帶負(fù)電的可交換陽離子沒有完全消耗 帶正電荷的染色離子，溶液中還有沒與粘土結(jié)合的亞甲基藍(lán)， 從而局 部有游離的亞甲基蘭剩余，所以出現(xiàn)綠藍(lán)色圈，而再攪拌兩分鐘后使 其混合均勻后，由于進(jìn)一步與粘土離子結(jié)合使溶液中沒有游離的亞甲 基藍(lán)，綠藍(lán)色圈就會(huì)消失。2014年9月13日?qǐng)D1-1亞甲基藍(lán)滴定終點(diǎn)的判斷計(jì)算并記錄鉆井液的亞甲