張運峰

中國石化中原油田分公司 技術(shù)監(jiān)測中心 （河南 濮陽 457001）

鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽檢測標準對比分析與檢測方法探討

張運峰

中國石化中原油田分公司 技術(shù)監(jiān)測中心 （河南 濮陽 457001）

目前石油行業(yè)中鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽檢測標準有兩個，即SY/T 5946-2002及Q/SH 0048-2007，對兩個標準技術(shù)指標進行了對比分析，并對純度、氯離子含量檢測方法進行了探討，指出了Q/SH 0048-2007純度指標檢測方法的先進性和存在的不足。

鉆井液 聚丙烯酰胺鉀鹽 標準 檢測方法

鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽是鉆井液重要的處理劑之一，它具有較強的抑制黏土和鉆屑分散能力，同時具有良好的抗溫、抗鹽性能和一定的降濾失能力，能有效抑制地層造漿，有利于油氣層的發(fā)現(xiàn)與保護?？捎糜诘Ⅺ}水、飽和鹽水鉆井液及不同相對密度的水基鉆井液體系，并與陰離子和兩性離子型處理劑具有良好的配伍性。

1 兩個標準技術(shù)指標對比

SY/T 5946-2002《鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽》是石油天然氣行業(yè)標準[1]，Q/SH 0048-2007《鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽技術(shù)要求》是中國石化制定的一級企業(yè)標準[2]，兩個標準的技術(shù)指標有一定差別，檢驗方法也存在不同之處，測定項目及指標見表1。

從表1可以看出，兩個標準之間的不同點是：①中石化標準中去掉了“巖心線膨脹降低率”指標，鉀含量指標給出了11.0～16.0范圍，主要目的是為了防止在鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽加入過多的無機鉀鹽來提高鉀離子的含量；②純度指標定為：≥80.0%，比行業(yè)標準≥75.0%更加嚴格；③氯離子含量指標：中石化標準定為≤1.0%，比行業(yè)標準中氯離子含量≤7.0%更為嚴格。

表1 鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽技術(shù)標準對比

兩個標準之間的相同點是：①中石化標準中使用了“細度”和行業(yè)標準“篩余量”意義一樣，方法相同，使用的標準篩相同；②外觀、水分、水解度、特性黏數(shù)和行業(yè)標準中指標及檢測方法完全相同。

2 檢測方法的區(qū)別

2.1 純度

式中C—純度;%

m1—醇洗并烘干后殘留樣品、燒杯、玻璃棒及濾紙的總質(zhì)量，g;

m2—醇洗前樣品、燒杯、玻璃棒及濾紙的總質(zhì)量，g;

m—燒杯、玻璃棒及濾紙的總質(zhì)量，g。

（2）“稱取試樣1g(稱準至0.0001g)置于100mL溶液中(75mL無水乙醇加25mL質(zhì)量分數(shù)1.5%的鹽酸)玻璃棒慢慢攪動，使聚合物沉2～3h，用已于105℃±2℃下烘干恒質(zhì)的濾紙過濾，然后用質(zhì)量分數(shù)85%的乙醇溶液洗滌濾紙表面，洗至濾液pH值為7.0，折疊包有樣品的濾紙放于烘干恒質(zhì)的質(zhì)量瓶，于105℃±2℃下烘干4h后取出，立即放于干燥器內(nèi)冷卻30min后稱量。純度按式（2）計算”[2]。

式中X—純度，%；

在行李寄存處常碰到客人取行李扯皮的事，什么東西少了、電腦壞了啊的，隔三差五就有，寄存處的人個個都練得一張鐵嘴還有一張鐵臉皮，他們從未敗過，因此客人們只能是自認倒霉。

m3—干燥后試樣、稱量瓶及濾紙的總質(zhì)量，g；

m—稱量瓶、濾紙的總質(zhì)量，g；

m4—洗滌前試樣、稱量瓶及濾紙的總質(zhì)量，g。

（3）檢測方法的要點是Q/SH 0048-2007是采用了75mL無水乙醇加25mL質(zhì)量分數(shù)1.5%的鹽酸來作為清洗劑，其目的主要是用鹽酸溶解混入到鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽中的無機鹽，體現(xiàn)了該方法的科學(xué)性。而SY/T 5946-2002只是用“加入預(yù)熱到30℃的95%乙醇溶液40mL，用玻璃棒攪拌溶解”，無法防止鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽產(chǎn)品中摻假的問題。

2.2 氯離子含量

（1）稱取0.lg經(jīng)105℃±3℃干燥4h的試樣(稱準至0.000 lg)于150mL燒杯中，加幾滴無水乙醇潤濕后，加入約100mL蒸餾水，在電磁攪拌器上攪拌至完全溶解。然后轉(zhuǎn)移至500mL容量瓶中，洗燒杯至樣品全部轉(zhuǎn)移，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，此液為試液A。

用50mL移液管移取試液A 50mL于250mL三角瓶中，加3%雙氧水5mL，搖勻，并在電爐上微沸2min，冷卻，加50g/L鉻酸鉀10滴，用0.lmol A硝酸銀標準溶液滴定至磚紅色剛剛出現(xiàn)為滴定終點。記下消耗硝酸銀標準溶液的毫升數(shù)V，并用式(3)計算氯離子含量[1]。

式中L—氯離子的含量;

C—硝酸銀標準溶液的濃度，mol/L;

V—滴定中消耗硝酸銀標準溶液的體積，mL;

m—稱取試樣的質(zhì)量，g;

0.3544 —系數(shù)。

（2）“稱取經(jīng)105℃±2℃干燥4 h的試樣1g（稱準至0.000 1g），置于盛有100mL80%的乙醇溶液的250mL三角瓶中，充分搖勻（約30min），使聚合物沉1～2h，用濾紙過濾，然后用質(zhì)量分數(shù)為80%的乙醇溶液30mL分3次洗滌濾紙表面，收集濾液至250mL三角瓶中，加50g/L鉻酸鉀10滴，用0.1mol/ L硝酸銀標準溶液滴定至磚紅色剛剛出現(xiàn)為滴定終點。記下消耗硝酸銀標準溶液的毫升數(shù)V，氯離子含量按式（4）計算[2]。

式中L—氯離子的含量，%；

C—硝酸銀標準溶液的濃度，mol/L；

V—滴定中消耗硝酸銀標準溶液的體積，mL；

m—稱取試樣的質(zhì)量，g；

35.44 —系數(shù)。

（3）檢測方法的區(qū)別在于文獻[2]中，是“用100mL80%的乙醇溶液使聚合物沉降1～2h，用濾紙過濾,然后用質(zhì)量分數(shù)為80%的乙醇溶液30mL分3次洗滌濾紙表面”，方法中沒有 “加入3%雙氧水5mL”。而文獻[1]中，是“用加幾滴無水乙醇潤濕后，加入約100mL蒸餾水，在電磁攪拌器上攪拌至完全溶解。然后加入3%雙氧水5mL”，可見兩個標準之間是有差異的。

2.3 巖心線膨脹降低率指標去掉的原因分析

鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽具有一定的抑制性。抑制性很強的抑制劑如小陽離子頁巖抑制劑，其分子能夠較快的滲透入巖芯中，使用相對膨脹降低率的測試方法較好，而對相對分子質(zhì)量高的產(chǎn)品，抑制能力反而不好，所以相對膨脹降低率不能很好的表征抑制頁巖的水化分散能力。反之，有些質(zhì)量較差的產(chǎn)品使用相對膨脹降低率的測試方法，測得效果反而好，所以使用相對膨脹降低率的測試方法，不能客觀地評價頁巖抑制劑產(chǎn)品的真實質(zhì)量，容易造成一些假象。所以,目前普遍采用相對抑制率來評價抑制劑產(chǎn)品質(zhì)量。

3 檢測方法的探討

鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽是鉆井液中重要的處理劑，其質(zhì)量優(yōu)劣將影響鉆井液性能。近幾年來，市場上銷售的鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽質(zhì)量良莠不齊，有些供應(yīng)商采用復(fù)配方式來生產(chǎn)，有些甚至摻雜一定量無機鹽來以次充好。所以，該產(chǎn)品純度指標就是來控制產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。在Q/SH 0048-2007中純度的檢測方法中引進了鹽酸來溶解混入產(chǎn)品中無機鹽的新方法，來鑒別產(chǎn)品的真?zhèn)?，該方法是科學(xué)的、有效的、先進的，并且純度指標也提高到了80%。雖然檢測方法有了改進，但是經(jīng)過大量實踐，很多質(zhì)檢機構(gòu)和供應(yīng)部門在實際檢測過程中也發(fā)現(xiàn)該方法存在一些漏洞。

3.1 純度檢測方法探討

按照2.1中Q/SH 0048-2007純度檢測方法敘述中，對純度理解有兩種：一是按照原文敘述的含義，產(chǎn)品中的水分也包括到純度的計算之內(nèi)，也就是說，在做純度試驗時，稱取的樣品是“原樣”；另外一種理解是：純度即物質(zhì)的有效物含量，不應(yīng)計算水分在內(nèi)，故在試驗時稱取的樣品是去掉水分的樣品（即烘干后的樣品）。而在SY/T 5946-2002中，純度檢測時是“稱取已在105℃±3℃下烘干4h的試樣1g(稱準至0.001g)”，這顯然是在稱量樣品去掉了水分，一般而言，樣品的水分大概在6%～8%之間，如果是1g試樣，那么將會存在0.06～0.08g的偏差。如果用沒有去掉水分的試樣檢測純度將會產(chǎn)生一定的誤差，表2是采用兩種方法檢測同一樣品純度的結(jié)果。

從表2中檢測的數(shù)據(jù)來看，如果在檢測純度時，不是烘干后樣品，實測純度值均偏低，而同樣的樣品采用SY/T 5946-2002標準中純度檢測方法，所得到純度結(jié)果均比采用Q/SH 0048-2007純度檢測方法測得要偏高。

表2 采用不同方式稱取樣品檢測純度數(shù)據(jù)

3.2 “洗至濾液pH值為7.0”問題

在Q/SH 0048-2007中，純度試驗方法中“用質(zhì)量分數(shù)85%的乙醇溶液洗滌濾紙表面，洗至濾液pH值為7.0”敘述，但是，經(jīng)過實驗證明，85%的乙醇溶液為弱酸性，經(jīng)過采用酸度計和pH值試紙兩種方法檢測結(jié)果見表3。

從表3可見，要想將濾液洗至pH值為7.0，可能性不大。

表3 采用酸度計和pH值試紙檢測結(jié)果

3.3 鹽酸的雙重性

在Q/SH 0048-2007中，純度測試過程中加入了25mL質(zhì)量分數(shù)1.5%的鹽酸，其作用除了溶解殘留堿外，多余的鹽酸也會使-COOK的K+被H+置換，這樣會使純度最終檢測數(shù)據(jù)偏低，所以，應(yīng)考慮鹽酸加量的合理性。

4 結(jié) 論

（1）鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽純度是重要指標，檢測純度時采用稀鹽酸來溶解混入的無機鹽，方法是科學(xué)的、先進的，但是應(yīng)考慮到鹽酸的濃度和最佳加量。

（2）鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽純度檢測時，稱取樣品時應(yīng)考慮到水分存在對純度檢測結(jié)果的影響。

（3）鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽純度指標定為≥75.0%較為科學(xué)。

[1]SY/T 5946-2002鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽[S].

[2]Q/SH 0048-2007鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽技術(shù)要求[S].

At present there are two testing standards of drilling fluid of polyarylamide potassium salt in petroleum industry:SY/T 5946-2002 and Q/SH 0048-2007.So the contrastive analysis is carried out between two standard technological indexes,followed by the discussion on the testing method for purity and the content of chloride ion.At last,it is pointed out there are advantages and disadvantages in the purity index testing method of Q/SH 0048-2007.

drilling fluid;polyarylamide potassium salt;standards;testing methods

張運峰（1965-），男，長期從事鉆井液化學(xué)劑質(zhì)量檢測工作。

路萍

2010-02-22