Осторожно: Ареометр не ронять; от удара о твердую поверхность он может треснуть.

Анализы

В полевой

Содержание

Общий обзор................................................................................................................................... 5-3

Порядок проведения анализов..................................................................................................... 5-4

Щелочность: буровой раствор на водной основе (WBM).................................................... 5-4

Щелочность: буровой раствор на нефтяной (OBM)/

синтетической основе............................................................................................................. 5-6

Щелочность: фильтрата по фенолфталеину/метилоранжу (Pf/Mf)..................................... 5-8

Щелочность: альтернативный метод обратного титрования (P₁/P₂).................................. 5-10

Концентрация BARACAT..................................................................................................... 5-13

Концентрация BARACOR-95............................................................................................... 5-15

Прозрачность рассола.......................................................................................................... 5-16

Удельный вес рассола (плотность)...................................................................................... 5-18

Концентрация карбонатов/газоанализатор Гаррета (GGT)................................................ 5-22

Концентрация хлоридов....................................................................................................... 5-27

Концентрация CLAYSEAL................................................................................................... 5-30

Точка кристаллизации.......................................................................................................... 5-33

Плотность: весы компании «Бароид».................................................................................. 5-36

Плотность: универсальные герметизированные весы компании «Фанн»......................... 5-38

Плотность: герметизированные весы для определения абсолютной

плотности раствора «Tru-wate cup» компании «Халлибуртон»........................................ 5-40

Электрическая стабильность............................................................................................... 5-42

Фильтрат: фильтр-пресс LTLP............................................................................................. 5-44

Фильтрат: фильтр-пресс HTHP............................................................................................ 5-46

Жесткость: Кальциевая жесткость....................................................................................... 5-50

Жесткость: Общая жесткость............................................................................................... 5-52

Содержание железа............................................................................................................... 5-54

Испытание метиленовым синим (MBT)............................................................................... 5-56

pH: метод индикаторной бумаги......................................................................................... 5-59

pH: метод индикаторной полоски........................................................................................ 5-60

pH: измерение прибором...................................................................................................... 5-62

Концентрация частично гидролизованного полиакриламида (PHPA)............................... 5-64

Калий: метод центрифугирования....................................................................................... 5-69

Калий: метод индикаторной полоски.................................................................................. 5-67

Ретортный анализ................................................................................................................. 5-73

Реологические свойства: вискозиметр Марша.................................................................... 5-77

Реологические свойства: ротационный вискозиметр.......................................................... 5-78

Содержание песка................................................................................................................. 5-81

Концентрация солей кремниевой кислоты.......................................................................... 5-83

Концентрация сульфидов/газоанализатор Гаррета (GGT)................................................. 5-86

Порядок проведения испытаний при работе с буровыми
растворами на водной основе.............................................................................................. 5-89

Порядок проведения испытаний при работе с буровыми
растворами на нефтяной и синтетической основе.............................................................. 5-92

Соленость водной фазы........................................................................................................ 5-96

Общий обзор

В настоящей главе изложен порядок проведения анализов в полевой лаборатории буровых растворов на водной основе (WBM), на нефтяной основе (OBM), синтетических растворов и растворов для заканчивания/капитального ремонта (CWO).

В приведенной ниже таблице перечислены описанные в настоящей главе полевые анализы, а также системы, для которых эти анализы применяются.

(продолжение на следующей странице)

5-3

Пособие по буровым растворам

Таблица 5-1: Анализ в полевой лаборатории.В настоящей главе описаны анализы, проводимые для буровых растворов на водной основе (WBM), нефтяной основе (OBM), растворов на синтенической основе, а также растворов для заканчивания/капитального ремонта (CWO).

Порядок проведения испытаний

Исправленное издание, 1 авг. 1997 г.                                                                                            5-4

Оборудование

· титровальная чаша

· шприц, 3-мл, (без иглы)

· пипетка, 5-мл

· палочка для перемешивания

· измерительная мензурка, 50-мл (250-мл для известковых растворов)

· раствор серной кислоты 0,02N (N/50)

· индикаторный раствор фенолфталеина

· Дистиллированная вода

Порядок действий

1. Отобрать пробу раствора.

2. Перенести с помощью шприца 1 мл пробы в титровальную чашу.

3. Добавить в титровальную чашу 50 мл дистиллированной воды и размешать. Отметить цвет смеси для шага 5.

Примечание: Если раствор известковый, добавить 200 мл дистиллированной воды.

4. Добавить в титровальную чашу от 10 до 15 капель индикаторного раствора и размешать.

5. Добавлять в титровальную чашу по одной капле раствора серной кислоты до тех пор, пока цвет с розового или красного не изменится на первоначальный.

6. В качестве показания P_m записать количество использованной серной кислоты (в мл).

5-5

Пособие по буровым растворам

Оборудование

· колба Эрленмейера, 500-мл, с резиновой пробкой или банка на 0,57 л с крышкой

· одноразовый шприц, 3-мл

· измерительная мензурка, 50-мл

· измерительная мензурка, 250-мл

· две пипетки, по 1-мл каждая

· две пипетки, по 5-мл каждая

· фирменный растворитель Arcosol PNP

Примечание: Если растворителя нет, можно использовать жидкость основы раствора.

· дистиллированная вода

Примечание: Если нет дистиллированной воды, можно использовать недистиллированную воду. При этом pH такой воды должно быть приблизительно равным 7.

· индикаторный раствор фенолфталеина

· раствор серной кислоты 0,1N (N/10)

· едкий натр 0,1N (N/10)

Порядок действий

1. Отобрать пробу бурового раствора.

2. Отмерить 100 мл растворителя Arcosol PNP в колбу Эрленмейера.

Исправленное издание, 1 авг. 1997 г.                                                                                            5-6

3. Добавить 1,0 мл пробы раствора в колбу Эрленмейера при помощи шприца.

4. Закрыть колбу пробкой и энергично потрясти.

5. Добавить в колбу 200 мл дистиллированной воды и от 10 до 15 капель индикаторного раствора фенолфталеина.

6. Закрыть колбу пробкой и энергично потрясти не менее двух минут.

7. Дождаться разделения на фазы.

8. Добавить в колбу 3 мл серной кислоты с помощью пипетки 5-мл.

9. Закрыть колбу пробкой и энергично потрясти.

10. Дождаться разделения на фазы.

11. Продолжать добавлять раствор серной кислоты порциями по 3-мл, вплоть до исчезновения розового цвета.

Примечание: Встряхивать раствор после добавления каждой порции серной кислоты.

12. Записать объем использованной серной кислоты в мл.

13. Оттитровать обратным титрованием с едким натром, с помощью пипетки 1-мл, до первого восстановления устойчивого розового цвета.

5-7

Пособие по буровым растворам

Примечание: Встряхивать раствор после каждого добавления едкого натра. Добавлять едкий натр только до момента восстановления розового цвета.

14. Записать объем использованного едкого натра в мл.

15. Рассчитать щелочность.

Щелочность = мл серной кислоты N/10 — мл едкого натра

16. Рассчитать количество избыточной извести в фунтах на баррель бурового раствора.

Избыточная известь, lb/bbl (фунтов на баррель) = 1,3 ∙ щелочность

Определить количества растворимых щелочных ионов в буровом растворе на водной основе.

Примечание: Если буровой раствор содержит высокие концентрации органических разжижителей (т. e., CARBONOX), использовать альтернативный метод определения щелочности обратным титрованием (P₁/P₂).

Единицы измерения

мл

Пример

P_f = 0,3 мл раствора серной кислоты 0,02N (N/50)

M_f = 1,3 мл раствора серной кислоты 0,02N (N/50)

Оборудование

· титровальная чаша

· пипетка, 1-мл

· пипетка, 2-мл

· пипетка, 5-мл

· палочка для перемешивания

· дистиллированная вода

· раствор серной кислоты 0,02N (N/50)

· индикаторный раствор фенолфталеина

· индикаторный раствор метил-оранжа

Исправленное издание, 1 авг. 1997 г.                                                                                            5-8

Примечание: В качестве альтернативы, использовать индикаторный раствор метилового фиолетового или бромкрезолового зеленого.

Порядок действий

1. Отобрать пробу фильтрата по методике LPLT используя фильтр-пресс API.

2. Перенести 1 мл фильтрата в титровальную чашу при помощи пипетки 1-мл.

3. Добавить в титровальную чашу от 10 до 15 капель индикаторного раствора фенолфталеина.

4. Медленно добавлять в титровальную чашу раствор серной кислоты (при помощи 2- или 5-мл пипетки) до тех пор, пока цвет не изменится с розового или красного на первоначальный цвет фильтрата.

5. Записать в качестве показания P_f количество использованного раствора серной кислоты.

6. Добавить от 10 до 15 капель индикаторного раствора метил-оранжа к смеси фильтрата.

7. Продолжать титрование раствором серной кислоты до тех пор, пока цвет не изменится с оранжевого на оранжево-розовый.

8. Записать общее количество использованного раствора серной кислоты, включая количество, затраченное на анализ P_f , в качестве значения M_f.

9. Рассчитать по приведенной ниже таблице концентрацию гидроксильных (OH^-), карбонатных (CO₃^-2) и бикарбонатных (HCO₃^-) ионов.

5-9

Пособие по буровым растворам

Таблица 5-2: Расчеты концентрации.Расчеты гидроксильных (OH^-), карбонатных (CO₃^-2) и бикарбонатных (HCO₃^-) ионов в буровых растворах на водной основе выполняются следующим образом.

Избыточная известь, lb/bbl (фунт/баррель) = 0,26 x [P_m - (P_f x F_w)]

Избыточная известь, кг/м³ = 0,74 x [P_m - (P_f x F_w)]

Избыточная известь приблизительно подсчитывается по формуле:

Избыточная известь, lb/bbl = (P_m - P_f)/4

Избыточная известь, кг/м³ = (P_m - P_f) x 0.7

Где

P_f – конечная точка фенолфталеина фильтрата

P_m – конечная точка фенолфталеина бурового раствора

F_w – водная фракция

Определить количество растворимых щелочных ионов в буровом растворе на водной основе.

Единицы измерения

мл

Пример

P₁ = 11,5 мл раствора соляной кислоты 0,02N (N/50)

Исправленное издание, 1 авг. 1997 г.                                                                                          5-10

P₂ = 9,8 мл раствора соляной кислоты 0,02N (N/50)

Оборудование

· градуированная пипетка, 1-мл

· градуированная пипетка, 2-мл

· титровальная чаша

· измерительная мензурка, 25-мл

· измерительная мензурка, 5-мл или 10-мл

· палочка для перемешивания

· шприц, 3-мл

· дистиллированная вода

· раствор хлорида бария (10-процентный, нейтрализованный до pH 7 при помощи NaOH)

· индикаторный раствор фенолфталеина

· раствор соляной кислоты 0,02N (N/50)

· раствор едкого натра 0,1N (N/10)

Порядок действий

1. Отобрать пробу фильтрата по методике LPLT используя фильтр-пресс API.

2. Определить щелочность P_f пробы, используя шаги со 2 по 5 согласно описанию порядка действий определения щелочности фильтрата по фенолфталеину/метилоранжу P_f /M_f.

Примечание: заменить раствор серной кислоты на раствор соляной кислоты.

3. Определить щелочность P₁.

a. Перенести 1,0 мл фильтрата в титровальную чашу.

b. Добавить в титровальную чашу 24 мл дистиллированной воды.

c. Добавить в титровальную чашу при помощи градуированной пипетки ровно 2,0 мл раствора гидроксида натрия.

d. Добавить при помощи шприца 3-мл в титровальную чашу 3 мл раствора хлорида бария.

5-11

Пособие по буровым растворам

e. Добавить от 2 до 4 капель индикаторного раствора фенолфталеина при помешивании содержимого колбы для титрования.

f. Титровать смесь раствором соляной кислоты (применяя пипетку 10-мл) до тех пор, пока раствор не станет бесцветным.

Примечание: При восстановлении розового цвета титрование прекратить.

g. Записать в качестве показания P₁ объем раствора соляной кислоты, необходимый для достижения конечной точки.

4. Определить щелочность P₂.

a. Добавить в чистую титровальную чашу 25 мл дистиллированной воды.

b. Повторить шаги с 3c по 3f для определения P₂.

c. Записать в качестве показания P₂ объем раствора соляной кислоты, необходимый для достижения конечной точки.

d. Рассчитать концентрацию гидроксильных (OH^-), карбонатных (CO₃^-2) или бикарбонатных (HCO₃^-) ионов.

Таблица 5-3: Расчеты концентрации.Расчеты гидроксильных (OH^-), карбонатных (CO₃²) и бикарбонатных (HCO₃^-) ионов в буровых растворах на водной основе выполняются следующим образом.

Исправленное издание, 1 авг. 1997 г.                                                                                          5-12

Определить концентрацию BARACAT в фильтрате бурового раствора CAT-I.

Единицы измерения

lb/bbl (фунтов на баррель)

Пример

Избыточная концентрация BARACAT = 1,0 lb/bbl

Оборудование

· колориметр DR/700 HACH с модулем 610 нм

· колбы Эрленмейера объемом 125 мл, 5

· химический стакан, 250 мл, 1

· пипетки, 1 мл, 2

· пипетки 5 мл, 2

· кюветы для пробы, 10 мл, фирмы HACH, 2

· деионизированная вода

· диэтаноламиновый буфер (растворить 50 г в 30 мл деионизированной воды, а затем разбавить до 100 мл).

· химически чистый гидрохлорид замещенного оксиамина (растворить 5 г в 95 мл деионизированной воды).

· раствор индигокармина [растворить 0,090 г (взвешивать на аналитических весах) индигокармина в деионизированной воде и разбавить до 500 мл]. Хранить в бутыли из темного стекла.

Порядок действий

1. Подготовка типовой кривой

a. Добавить 0, 1, 2, 4, и 6 lb/bbl эквивалентов BARACAT к 350 мл пробам жидкости основы раствора.

b. Добавить 100 мл деионизированной воды в химический стакан 250 мл.

c. Добавить 2 мл типового раствора.

d. С помощью чистой пипетки 1-мл, перенести 1 мл химически чистого оксиамина в химический стакан.

5-13

Пособие по буровым растворам

e. С помощью чистой пипетки 5-мл, перенести в химический стакан 5 мл буферного раствора.

f. С помощью чистой пипетки 5-мл, перенести в химический стакан 5 мл индигокармина.

g. Перемешать содержимое химического стакана в течение 2-3 минут и дать отстояться в течение 15 минут.

h. Заполнить кювету для проб фирмы HACH 10 мл деионизированной водой и выставть счетчик HACH на ноль (см. руководство по эксплуатации к счетчику колориметра).

i. Перенести 10 мл испытуемого раствора в кювету для проб фирмы HACH и определите меру поглощения света анализируемой пробы.

j. Определить меру поглощения света каждого типового раствора.

k. Подготовить типовую кривую путем построения графика зависимости меры поглощения света от концентрации BARACAT в lb/bbl. (При добавлении каждой новой порции реагента строится новая типовая кривая).

2. Анализ фильтрата бурового раствора.

a. Отобрать 2 мл фильтрата бурового раствора.

b. Добавить в химический стакан 250 мл 100 мл деионизированной воды.

c. С помощью чистой пипетки 1-мл, перенести в химический стакан 0,2 мл фильтрата.

d. С помощью чистой пипетки 1-мл, перенести в химический стакан 1 мл химически чистого оксиамина.

e. С помощью чистой пипетки 5-мл, перенести в химический стакан 5 мл буферного раствора.

f. С помощью чистой пипетки 5-мл, перенести в химический стакан 5 мл индигокармина.

g. Перемешать содержимое химического стакана в течение 2-3 минут и дать отстояться в течение 15 минут.

h. Заполнить кювету для проб фирмы HACH 10 мл деионизированной водой и выставить счетчик HACH на ноль (см. руководство по эксплуатации к счетчику колориметра).

i. Перенести 10 мл испытуемого раствора в кювету для проб фирмы HACH и определить меру поглощения света анализируемой пробы.

Исправленное издание, 1 авг. 1997 г.                                                                                          5-14

j. Определить меру поглощения света фильтрата бурового раствора.

k. Нанести значения меры поглощения света фильтрата бурового раствора на график с типовой кривой и интерполировать концентрацию BARACAT в фильтрате.

Задача

Определить концентрацию BARACOR-95 в фильтрате бурового раствора. Если фильтрат темный, количественное определение концентрации невозможно.

Единицы измерения

мг/л

Пример

Концентрация BARACOR-95 = 2 lb/bbl

Оборудование

· пузырьки 15 мл из прозрачного стекла, с крышками, 2

· пипетка 1 мл, 1

· пипетки 5 мл, 2

· раствор сульфата меди: 8 г CuSO₄ 5HO_{2 ,} растворенного в 1000 мл воды

· буферный раствор буры: 15 г декагидрата борнокислого натрия, растворенного в 1000 мл воды

Порядок действий

1. Отобрать 2 мл фильтрата бурового раствора.

2. Пометить два пузырька наклейками A и B.

3. С помощью пипетки 5-мл, перенести 2 мл фильтрата бурового раствора в каждый из пузырьков

5-15

Пособие по буровым растворам

4. С помощью пипетки 5-мл, перенести в каждый из пузырьков по 5 мл буферного раствора буры

5. С помощью пипетки 1-мл, поместить в пузырек В аликвоту в 0,25 мл раствора сульфата меди, закрыть его и потрясти несколько секунд.

6. Подождать одну минуту и сравнить прозрачность раствора в пузырьке А с прозрачностью раствора в пузырьке В. Если раствор в пузырьке В окажется более мутным, чем в пузырьке А, это значит, что достигнута конечная точка. Перейти к шагу.

7. Если конечная точка не достигнута, продолжать добавлять аликвоты в 0,25 мл, с проверкой после каждого добавления, до тех пор пока в пузырьке В не появится помутнение по сравнению с пузырьком А, или до тех пор пока в пузырек А не окажется добавлено 3 мл раствора сульфата меди.

8. Если после добавления в пузырек А 3-х мл раствора сульфата меди помутнения не появилось, сравнить цвет пузырька А с раствором сульфата меди. Если он синий, то в растворе имеется большой избыток BARACOR-95, и с каждым добавлением сульфата меди он будет становиться все более темно-синим. Продолжать этот процесс до достижения конечной точки. Если цвет не синий (такой же, как и у раствора сульфата меди), а бирюзовый, повторить процедуру, используя новый буферный раствор буры.

9. По достижении конечной точки, концентрация BARACOR-95 в lb/bbl в буровом растворе будет равна количеству миллилитров сульфата меди, добавленного в пузырек A.

Задача

Определить содержание твердой фазы в растворе для заканчивания/капитального ремонта путем измерения мутности рассола.

Единицы измерения

Нефелометрическая единица мутности (NTU)

Пример

Прозрачность рассола = 20 NTU

Исправленное издание, 1 авг. 1997 г.                                                                                          5-16

Оборудование

· градуированная кривая

Примечание: Для измерения твердой фазы на площадке требуется подобранная для конкретного прибора градуированная кривая, которая строится в лаборатории с использованием твердой фазы из ствола скважины и рассола заканчивания. Для получения градуированной кривой для отдельной площадки свяжитесь с лабораторией.

· измерительная мензурка, 100-мл

· от шести до восьми колб для проб, по 500-мл

· от шести до восьми колб для проб, по 100-мл

· мутномер

Примечание: Использовать тот же мутномер, который применялся для построения градуированной кривой. Тарировать мутномер в соответствии со стандартами изготовителя.

· сито 200-меш (отверстий на погонный дюйм)

Порядок действий

1. Отобрать по 100-мл пробы раствора с каждой исследуемой площадки. Исследуемыми площадками могут быть одна или более из следующих объектов:

· установка приготовления раствора, линия низкого давления

· автоцистерна, после слива из нее более половины объема

· транспортное судно, перед разгрузкой

· линия низкого давления емкости на буровой площадке, если имеется

5-17

Пособие по буровым растворам

· выкидная линия на буровой площадке

· проба на выходе фильтрационной установки

2. Если имеются крупные твердые частицы, дать пробе отстояться, до тех пор, пока твердые частицы не всплывут или не осядут (от 3 до 5 минут). Затем удалить их следующим образом:

a. Всплывшие твердые частицы: Собрать твердые частицы с поверхности жидкости черпаком.

b. Осевшие твердые частицы: Слить чистую жидкость в колбу для проб, не допуская попадания твердых частиц.

3. Слить пробу в измерительную мензурку 100 мл сквозь сетку 200-меш.

4. Измерить мутность пробы и записать значение в единицах NTU.

5. Использовать градуированную кривую для сравнения значения в единицах NTU с содержанием твердой фазы в мг/л.

Задача

Определить вес на единицу объема рассола.

Примечание: Этот способ применяется для большинства растворов, за исключением вязких и/или содержащих твердую фазу.

Единицы измерения

sg (удельный вес) или lb/gal (фунтов на галлон)

Пример

Удельный вес рассола sg= 1,2 (12,5 lb/gal)

Исправленное издание, 1 авг. 1997 г.                                                                                          5-16

Оборудование

· деаэратор (необязат.)

· стеклянная мензурка

· ареометр

Осторожно: Ареометр не ронять; от удара о твердую поверхность он может треснуть.

Порядок действий

1. Отобрать пробу раствора.

2. Для удаления воздуха из пробы раствора:

· Дать пробе отстояться от 3 до 5 минут, слегка постукивая по мензурке.

или

· Воспользоваться деаэратором.

a. Залить пробу раствора в деаэратор.

b. Закрепить крышку на контейнере.

c. Мешать пробу во время работы вакуумным насосом.

d. Качать столько, сколько позволяет ручной вакуумный насос.

e. Потянуть клапан сброса.

f. Открыть контейнер.

5-19

Пособие по буровым растворам

3. Выдержать раствор при температуре 70°F (21 °C) или при желаемой опорной температуре.

Примечание: При необходимости охладить пробу в холодильнике или на льду.

4. Заполнить стеклянную мензурку образцом раствора, не долив 1-2 дюйма до верха. Наливать медленно, по стенке мензурки.

5. Осмотреть ареометр: он должен быть чистым и сухим.

6. Осторожно поместить ареометр в мензурку, медленно дать ему опуститься до соответствующего уровня измерения.