Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 8

 

 

Расчёты. 

Рассчитайте: 
1. Плотность раствора как удельный вес: 

(Пл.р.(фунт/галл)) (0,11994) = пл.р.(г/см

3

) 

2. Вес раствора в реторте: 

Величина С - величина В = г бурового раствора  

3. граммы (или же см

3

) дистиллята воды: 

величина С - величина D=G (и см

3

) воды 

(1 см

3

  воды весит 1 г). 

 

Рассчитайте процентный объём твёрдой фазы: 

Содержание твердой фазы 

вес раствора (пункт 2)______               ((г/см

3

) и  воды, пункт 3) 

плотность р-ра -  г/см

3

 (пункт  1) 

                              вес р-ра (пункт 2)                  

плотность р-ра -г/см

3

(пункт 1) 

Процентное содержание твёрдой фазы = (100%)(объёмное содержание твердой фазы). 
Пример: 

Четыре измерения промыслового бурового раствора: 
А) 212,70 фунт/галл 
В) 31.7,45 г 
С) 348,31 г 
Д) 332,69 г 

Т.обр.: 

№ 1 = 12,70 фунт/галл(0,1 1994 

галл

фунт

см

г

/

/

3

) =  1,523 г/см

3

 

№ 2 = 348,31 г - 317,45 г = 30,86 грамм раствора. 
№ 3 = 348,31 г - 332,69 г = 15,62 грамм воды = 15,62 см

3

 воды. 

Содержание  твердой фазы =

3

3

3

/

523

,

1

86

,

30

62

,

15

/

523

,

1

86

,

30

см

г

г

см

см

г

г



= 

2291

,

0

263

,

20

.

643

,

4

_

263

,

20

_

62

,

15

_

263

,

20

3

3

3

3

3







раствора

см

фазы

тв

см

раствора

см

воды

см

раствора

см

 

Процентное содержание твёрдой фазы = 100% (0,2291) = 22,91% твёрдой фазы.  
 

Исследование методом ,метиленовой голубой 

Промысловый метод определения катион—обменной ёмкости 

Оборудование 

1.. Шприц или серологическая пипетка, 1 мл. 
2. Колба Эрлеимейера, 250 мл, с резиновой пробкой. 
3. Бюретка или пипетка, 10 мл. 
4. Градуированный цилиндр, 50 мл. 
5. Палочка для перемешивания. 
6. Обогреватель. 
7.  Фильтрационная  бумага,  диаметр  11  см,  Ватман  №  1  или  эквивалент  (можно 

использовать № 50, но она подходит меньше). 

Реагенты 

1. Раствор «метиленовый голубой»: 

 

 

1 мл = 0,01  миллиэквивалентам 
3,74 г метиленовой голубой по патенту США (

O

H

SCl

N

H

C

2

3

18

16

3



) на литр. 

2. 3% раствор перекиси водорода. 
3.  раствор  серной  кислоты  5N:  13,9  мл  концентрированной  серной  кислоты  (36N), 

разбавленной 100 мл деионизированной водой. 

 

Методика исследований 

1.  Добавьте  2  мл  бурового  раствора  (или  подходящий  объём  бурового  раствора, 

требующий  добавления  2-10  мл  химреагента)  в  10  мл  воды  в  колбе  Эрленмейера. 
Добавьте  15  мл  3%  раствора  перекиси  водорода  и  0,5  мл  раствора  серной  кислоты  5N и 
перемешайте,  вращая,  перед  нагреванием.  Прокипятите  в  течение  10  минут  (кипение  не 
бурное). Разбавьте водой до объёма, приблизительно равного 50 мл. 

Примечание.  Буровые  растворы  часто  содержат  помимо  бентонита  вещества, 

поглощающие 

«метиленовую 

синь». 

Рекомендуется 

обработка 

перекисью  водорода  для  нейтрализации  таких  органических  веществ, 
как КМЦ, полиакрилата, лигносульфонаты  и лигниты. 

2. Добавьте в колбу пипеткой или бюреткой раствор «метиленовой сини», по 0,5 мл  

за один раз. После каждого введения закройте колбу резиновой пробкой и встряхивайте её 
содержимое  в  течение  30  секунд.  Пока  ещё  частицы  твёрдой  фазы  находятся  во 
взвешенном  состоянии,  стеклянной  палочкой,  помещенной  в  колбу,  поместите  одну 
каплю  содержимого  на  фильтрационную  бумагу.  Конец  титрования  достигается  тогда, 
когда появляется зеленовато-голубой обод, окружающей окрашенную твёрдую фазу. 

3. После обнаружения зеленовато-голубого цвета, расширяющегося от одной капли, 

встряхните  колбу  ещё  в  течение  2-х  минут  и  поместите  следующую  каплю  на 
фильтрационную  бумагу.  Если  снова  появится  зеленовато-голубой  обод,  то  это  значит, 
что  титрование  закончено.  Если  же  обод  не  появится,  продолжайте  до  тех  пор,  пока  не 
появится обод на бумаге вокруг капли после 2-х минутного встряхивания раствора. 

4. Запишите объём использованного раствора метиленовой сини в мл. 
 

Исследование глинистых сланцев методом 

метиленовой сини 

Катионно-обменная    способность 

раствора

бурового

мл

сини

й

метиленово

мл

_

_

__

_



             

Английская система. 

Ёмкость метиленовой сини (эквивалент бентонита), фунт/барр = катионно-обменная 

ёмкость х 5. 

 

Метрическая система. 

Емкость  метиленовой  сини  (эквивалент  бентонита),  кг/м  =  катионно-обменной 

ёмкости х 14. 

 

Катионно-обменная ёмкость глинистых сланцев 

Около одного грамма выпущенных сланцев тщательно взвешивается и помешается в 

колбу  Эрленмейера  ёмкостью  150  мл  и  добавляется  50  мл  деионизированной  воды. 
Полученный  раствор  с  добавлением  05  мл  серной  кислоты  5N  кипятится  в  течение  10 
минут (кипение не бурное). После этого раствору дают остыть и начинают его титрование 
по 0,5 мл раствором метиленового  голубого 0,01N .  

Катионно-обменная ёмкость в милиэквивалентах на 100 г сланцев = 

сланцев

х

титрованны

г

N

сини

й

метиленово

мл

_

_

01

,

0

_

_

_



 

 

 

 

Анализ содержания твёрдой фазы по ёмкости метиленовой сини (ТВС) 

Условные обозначения. 

 

W

М =плотность бурового раствора, фут/галл 

SW

SG

= плотность раствора соленой воды, SG 

МВС = емкость метиленовой сини (эквивалент бентонита), фунт/барр или кг/м

3

 

Cor    =  откорректированный 
HG     = твердая фаза высокой плотности 
LG      = твердая фаза низкой плотности (бентонит и буровой шлам) 
Bent    = бентонит 
DS      = буровой шлам 
Bar      =  баррит 
F          = содержание бентонита в шламе 

W

SG     = удельный вес утяжелителя

 

Объемный анализ 

(1)% общего содержания твёрдой фазы,(реторта)= % откорректированной тв.фазы +  соль. 
(2) % откорректированной тв.фазы = % HG + % LG. 
(3) % LG = % Bent + % DS. 

Английская система. 

(4) % LG = 









































SW

W

W

W

SW

W

SG

M

SG

SG

SG

SG

фазы

тв

откорр

34

.

8

6

.

2

100

6

.

2

.

.

_

%

- 

                   -

6

.

2

)

84

.

0

(

_

%





W

SW

SG

SG

нефти

 

(5) фунт/барр LG = 9,1 х % LG 

(6) фунт/барр Bent = 

)

1

(

)

)(%

(

1

,

9

F

LG

F

МВС





 

(7) % Bent = 

1

.

9

_

/

Bent

барр

фунт

 

(8) фунт/барр DS = фунт/барр LG -  фунт/барр Bent 
(9) % DS - % LG -  % Bent  

(10) фунт/барр утяжелителя = 42

)

(%

100

34

.

8

HG

SG

W



 

Метрическая система. 

(11.) % LG = 



















6

.

2

)

(

.

.

_

%

W

SW

W

SG

SG

SG

фазы

тв

откорр

 

6

.

2

84

.

0

(

_

%

34

.

8

6

.

2

100























W

SW

SW

W

SG

SG

нефти

SG

MW

SG

 

 

(12) кг/м

3

 LG = 26  х  % LG  

(13) кг/м

3

 Bent =

)

1

(

)

)(%

(

6

.

2

F

LG

F

МВС





 

(14) % Bent = 

26

/

3

Bent

м

кг

 

(15) кг/м

3

 DS = кг/м

3

 LG = кг/м

3

  кг/м Bent  

(16) % DS = % LG - % Bent 
(17) кг/м

3

 утяжелителя = (

W

SG  х 10) (%HG) 

 

 

 

Определение эффективности флокулянта 

Порядок действий 

1.  Поместите  в  градуированный  цилиндр  100  мл  воды  из  выкидной  линии  буровой 

установки. 

2. Добавьте в цилиндр 1 мл 1%

Х

 раствора флокулянта. 

3.  Медленно  переверните  градуированный  цилиндр  3—4  раза  и  поместите  его  на 

ровную поверхность. 

4. Запишите время (в секундах), необходимое для образования хлопьев и осаждения 

до отметки 40 см

3

 на градуированном цилиндре. 

5. Повторите то же самое с каждым флокулянтом. Если не происходит образования 

хлопьев,  значит,  в  этот  момент  не  требуется  применение  флокулянта.  Проводите  такое 
исследование ежедневно или через день. 

6. Наиболее эффективным будет флокулянт, образующий хлопья быстрее других. 

Примечание

.  Для  определения  целесообразности  применения  флокулянта  при  бурении  на 

чистой  воде  отберите  пробу  воды,  выходящей  из  скважины,  из  приёмного 
амбара бурового насоса и проведите исследование. 

Х

1% растворы флокулянта приготавливают введя 1 г соответствующего флокулянта в 

100 мл дистиллированной воды и встряхивая до полного растворения. 
 
 

РАЗДЕЛ 6 

Концентрация ионоф водорода (рН)  

Цель

. 

Промысловые  измерения  рН  бурового  раствора  (или  фильтрата)  имеют 

первостепенное  значение  в  осуществлении  контроля  за  параметрами  бурового  раствора. 
Взаимодействие  глин,  растворимость  различных  компонентов  и  эффективность  добавок 
зависят от уровня рН, такие как и кислотная и серная коррозия труб. 

Измерение  концентрации  водородных  ионов,  или  рН  буровых  растворов  на  водной 

основе, осуществляется двумя способами - с помощью калориметрических индикаторов и 
стеклянных  приборов  с  электродами  (потенциометрический  метод).  Калориметрический 
метод часто используется для определения рН в промысловых условиях, однако он может 
эффективен  только  для  очень  простых  буровых  растворов  на  водной  основе.  Наличие 
твердой фазы, растворенных солей и химреагентов, а также растворов тёмного цвета дают 
значительную погрешность в определении рН  калориметрическим методом. 

 

Палочки—индикаторы рН 

Описание. 

Палочки—индикаторы    рН  (рис.11)  покрыты  такими  красками,  цвет  которых 

изменяется  в  зависимости  от  уровня  рН  среды,  в  которую  они  помещены.  Имеются 
стандартные  цветовые  таблицы,  позволяющие  сравнивать  цвет  индикаторных  палочек  с 
точностью до 0,5 единицы рН по всей шкале. 

 

Рис.1 1. Палочки - индикаторы рН.