鉆井液的pH值和堿度

1、鉆井液的pH值和堿度1、鉆井液的pH值v 通常用鉆井液濾液的pH值表示鉆井液的酸堿性v 由于酸堿性的強(qiáng)弱直接與鉆井液中粘土顆粒的分散程度有關(guān)因此酸堿性會(huì)在很大程度上影響鉆井液的粘度、切力和其它性能參數(shù)經(jīng)預(yù)水化的膨潤土基漿(其中膨潤土含量為57.1kg/m3)的表現(xiàn)粘度隨pH值的變化 現(xiàn)象：由圖可知，當(dāng)pH值大于9時(shí)，表現(xiàn)粘度隨pH值升高而劇增 原因：當(dāng)pH值升高時(shí)，會(huì)有更多OH-被吸附在粘土晶層的表而，進(jìn)一步增強(qiáng)表面所帶的負(fù)電性，從而在剪切作用下使粘土更容易水化分散在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)鉆井液的pH值要求控制在811之間，即維持一個(gè)較弱的堿性環(huán)境主要原因： 可減輕對鉆具的腐蝕 可預(yù)防因氫脆而引起

2、的鉆具和套管的損壞 可抑制鉆井液中鈣、鎂鹽的溶解 相當(dāng)多的處理劑需要在堿性介質(zhì)個(gè)才能充分發(fā)揮其效能(如丹寧類、褐煤類和木質(zhì)素磺酸鹽類處理劑)不同類型的鉆井液所要求的pH值范圍有所不同u 一般要求分散鉆井液的pH10 含石灰的鈣鉆井液pH：1112 含石膏的改鉆井液pH：9.510.5u 許多情況下聚合物鉆井液的pH：7.58.5鉆井液pH值的調(diào)節(jié)添加劑：主要燒堿（即工業(yè)用NaOH）、有時(shí)純堿和石灰在常溫下，它們的水溶液具有如下的pH值： 10% NaOH 溶液，pH12.9； 10% Na2CO3 溶液，pH11.1； 飽和Ca(OH)2溶液，pH12.1。通常使用pH試紙測量鉆井液的pH值，

3、如要求的精度較高時(shí)，可使用pH計(jì)2、鉆井液的堿度堿度（alkalinity）指溶液或懸浮體對酸的中和能力存在原因： 使鉆井液維持堿性的無機(jī)離子除了OH-外，還可能有HCO3-和CO32-等離子 pH值并不能完全反映鉆井液中這些離子的種類和質(zhì)景濃度引入堿度參數(shù)好處 由堿度測定值可以較方便地確定鉆井液濾液中OH、HCO3-和CO32-等三種離子的含量從而可以判斷鉆井液堿性的來源 可以確定鉆井液體系中懸浮石灰的量（即儲(chǔ)備堿度）測定方法v 為了建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，API選用酚酞和甲基橙兩種指示劑滴定來評價(jià)鉆井液及其濾液堿性的強(qiáng)弱酚酞n 變色點(diǎn)為pH8.3n 當(dāng)pH值降至該值時(shí)，酚酞即由紅色變?yōu)闊o色n 酚酞

4、堿度(Phenothalin Alkalinity)：能夠使pH值降至8.3所需的酸量 Pm：鉆井液的酚酞堿度及其 Pf：鉆井液濾液的酚酞堿度甲基橙n 變色點(diǎn)為pH4.3n 當(dāng)pH值降至該值時(shí)，甲基橙由黃色轉(zhuǎn)變?yōu)槌燃t色n 甲基橙堿度(Methyl Orange Alkalinity)：能使pH值降至4.3所需的酸量 Mm：鉆井液的甲基橙堿度 Mf：鉆井液濾液的甲基橙堿度API推薦的試驗(yàn)方法要求對Pm、Pf和Mf分別進(jìn)行測定規(guī)定以上三種堿度的值均以滴定1ml樣品(鉆井液或其濾液)所需0.02mol/l的H2SO4的ml數(shù)表示（ml單位?？墒÷裕┳⒁猓河袝r(shí)鉆井液濾液中存在著某些易與H起反應(yīng)的其它無

5、機(jī)離子(如SiO32-、PO43-等)和有機(jī)處理劑這樣會(huì)使Mf和Pf的測定結(jié)果產(chǎn)生一定誤差測定目的：由測出的Pf和Mf可計(jì)算出鉆井液濾中OH-、HCO3-、CO32-等的濃度根據(jù)： 當(dāng)pH8.3時(shí)，以下反應(yīng)已基本進(jìn)行完全：l OH-H+ H2Ol CO32-H+HCO3- 溶液中的HCO3-不參加反應(yīng)，繼續(xù)用H2SO4溶液滴定至pH4.3時(shí)，HCO3-與H+的反應(yīng)也已基本反應(yīng)完全：l HCO3-+H+CO2+H2O特殊情況：l 若測得的結(jié)果為MfPf， 表示濾液的堿性完全由OH-所引起l 若測得的結(jié)果為Pf0， 表示堿性完全由HCO3-引起l 若測得的結(jié)果為Mf2Pf，表示濾液中只含有CO32-Pf和Mf與離子質(zhì)量濃度之間的關(guān)系條件OH-/(mgl-1)CO32-/(mgl-1)HCO3-/(mgl-1)Pf=0001220Mf2PfMf340(2Pf-Mf)1220(Mf-Pf)0Pf=Mf340Mf00測定目的：根據(jù)測得的Mf和Pf ，確定鉆井液中懸浮固相的儲(chǔ)備堿度儲(chǔ)備堿度(Reserve A1kalinity)主要是指未溶石灰構(gòu)成的堿度n 當(dāng)pH值降低時(shí)，石灰會(huì)不斷溶解n 這樣一方面可為鈣處理鉆井液不斷地提供Ca2+，另一方