钻井液用聚丙烯酰胺钾盐检测标准对比分析与检测方法探讨

张运峰

中国石化中原油田分公司 技术监测中心 （河南 濮阳 457001）

钻井液用聚丙烯酰胺钾盐检测标准对比分析与检测方法探讨

张运峰

中国石化中原油田分公司 技术监测中心 （河南 濮阳 457001）

目前石油行业中钻井液用聚丙烯酰胺钾盐检测标准有两个，即SY/T 5946-2002及Q/SH 0048-2007，对两个标准技术指标进行了对比分析，并对纯度、氯离子含量检测方法进行了探讨，指出了Q/SH 0048-2007纯度指标检测方法的先进性和存在的不足。

钻井液 聚丙烯酰胺钾盐 标准 检测方法

钻井液用聚丙烯酰胺钾盐是钻井液重要的处理剂之一，它具有较强的抑制黏土和钻屑分散能力，同时具有良好的抗温、抗盐性能和一定的降滤失能力，能有效抑制地层造浆，有利于油气层的发现与保护。可用于淡水、盐水、饱和盐水钻井液及不同相对密度的水基钻井液体系，并与阴离子和两性离子型处理剂具有良好的配伍性。

1 两个标准技术指标对比

SY/T 5946-2002《钻井液用聚丙烯酰胺钾盐》是石油天然气行业标准[1]，Q/SH 0048-2007《钻井液用聚丙烯酰胺钾盐技术要求》是中国石化制定的一级企业标准[2]，两个标准的技术指标有一定差别，检验方法也存在不同之处，测定项目及指标见表1。

从表1可以看出，两个标准之间的不同点是：①中石化标准中去掉了“岩心线膨胀降低率”指标，钾含量指标给出了11.0～16.0范围，主要目的是为了防止在钻井液用聚丙烯酰胺钾盐加入过多的无机钾盐来提高钾离子的含量；②纯度指标定为：≥80.0%，比行业标准≥75.0%更加严格；③氯离子含量指标：中石化标准定为≤1.0%，比行业标准中氯离子含量≤7.0%更为严格。

表1 钻井液用聚丙烯酰胺钾盐技术标准对比

两个标准之间的相同点是：①中石化标准中使用了“细度”和行业标准“筛余量”意义一样，方法相同，使用的标准筛相同；②外观、水分、水解度、特性黏数和行业标准中指标及检测方法完全相同。

2 检测方法的区别

2.1 纯度

式中C—纯度;%

m1—醇洗并烘干后残留样品、烧杯、玻璃棒及滤纸的总质量，g;

m2—醇洗前样品、烧杯、玻璃棒及滤纸的总质量，g;

m—烧杯、玻璃棒及滤纸的总质量，g。

（2）“称取试样1g(称准至0.0001g)置于100mL溶液中(75mL无水乙醇加25mL质量分数1.5%的盐酸)玻璃棒慢慢搅动，使聚合物沉2～3h，用已于105℃±2℃下烘干恒质的滤纸过滤，然后用质量分数85%的乙醇溶液洗涤滤纸表面，洗至滤液pH值为7.0，折叠包有样品的滤纸放于烘干恒质的质量瓶，于105℃±2℃下烘干4h后取出，立即放于干燥器内冷却30min后称量。纯度按式（2）计算”[2]。

式中X—纯度，%；

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m3—干燥后试样、称量瓶及滤纸的总质量，g；

m—称量瓶、滤纸的总质量，g；

m4—洗涤前试样、称量瓶及滤纸的总质量，g。

（3）检测方法的要点是Q/SH 0048-2007是采用了75mL无水乙醇加25mL质量分数1.5%的盐酸来作为清洗剂，其目的主要是用盐酸溶解混入到钻井液用聚丙烯酰胺钾盐中的无机盐，体现了该方法的科学性。而SY/T 5946-2002只是用“加入预热到30℃的95%乙醇溶液40mL，用玻璃棒搅拌溶解”，无法防止钻井液用聚丙烯酰胺钾盐产品中掺假的问题。

2.2 氯离子含量

（1）称取0.lg经105℃±3℃干燥4h的试样(称准至0.000 lg)于150mL烧杯中，加几滴无水乙醇润湿后，加入约100mL蒸馏水，在电磁搅拌器上搅拌至完全溶解。然后转移至500mL容量瓶中，洗烧杯至样品全部转移，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，此液为试液A。

用50mL移液管移取试液A 50mL于250mL三角瓶中，加3%双氧水5mL，摇匀，并在电炉上微沸2min，冷却，加50g/L铬酸钾10滴，用0.lmol A硝酸银标准溶液滴定至砖红色刚刚出现为滴定终点。记下消耗硝酸银标准溶液的毫升数V，并用式(3)计算氯离子含量[1]。

式中L—氯离子的含量;

C—硝酸银标准溶液的浓度，mol/L;

V—滴定中消耗硝酸银标准溶液的体积，mL;

m—称取试样的质量，g;

0.3544 —系数。

（2）“称取经105℃±2℃干燥4 h的试样1g（称准至0.000 1g），置于盛有100mL80%的乙醇溶液的250mL三角瓶中，充分摇匀（约30min），使聚合物沉1～2h，用滤纸过滤，然后用质量分数为80%的乙醇溶液30mL分3次洗涤滤纸表面，收集滤液至250mL三角瓶中，加50g/L铬酸钾10滴，用0.1mol/ L硝酸银标准溶液滴定至砖红色刚刚出现为滴定终点。记下消耗硝酸银标准溶液的毫升数V，氯离子含量按式（4）计算[2]。

式中L—氯离子的含量，%；

C—硝酸银标准溶液的浓度，mol/L；

V—滴定中消耗硝酸银标准溶液的体积，mL；

m—称取试样的质量，g；

35.44 —系数。

（3）检测方法的区别在于文献[2]中，是“用100mL80%的乙醇溶液使聚合物沉降1～2h，用滤纸过滤,然后用质量分数为80%的乙醇溶液30mL分3次洗涤滤纸表面”，方法中没有 “加入3%双氧水5mL”。而文献[1]中，是“用加几滴无水乙醇润湿后，加入约100mL蒸馏水，在电磁搅拌器上搅拌至完全溶解。然后加入3%双氧水5mL”，可见两个标准之间是有差异的。

2.3 岩心线膨胀降低率指标去掉的原因分析

钻井液用聚丙烯酰胺钾盐具有一定的抑制性。抑制性很强的抑制剂如小阳离子页岩抑制剂，其分子能够较快的渗透入岩芯中，使用相对膨胀降低率的测试方法较好，而对相对分子质量高的产品，抑制能力反而不好，所以相对膨胀降低率不能很好的表征抑制页岩的水化分散能力。反之，有些质量较差的产品使用相对膨胀降低率的测试方法，测得效果反而好，所以使用相对膨胀降低率的测试方法，不能客观地评价页岩抑制剂产品的真实质量，容易造成一些假象。所以,目前普遍采用相对抑制率来评价抑制剂产品质量。

3 检测方法的探讨

钻井液用聚丙烯酰胺钾盐是钻井液中重要的处理剂，其质量优劣将影响钻井液性能。近几年来，市场上销售的钻井液用聚丙烯酰胺钾盐质量良莠不齐，有些供应商采用复配方式来生产，有些甚至掺杂一定量无机盐来以次充好。所以，该产品纯度指标就是来控制产品质量的重要手段。在Q/SH 0048-2007中纯度的检测方法中引进了盐酸来溶解混入产品中无机盐的新方法，来鉴别产品的真伪，该方法是科学的、有效的、先进的，并且纯度指标也提高到了80%。虽然检测方法有了改进，但是经过大量实践，很多质检机构和供应部门在实际检测过程中也发现该方法存在一些漏洞。

3.1 纯度检测方法探讨

按照2.1中Q/SH 0048-2007纯度检测方法叙述中，对纯度理解有两种：一是按照原文叙述的含义，产品中的水分也包括到纯度的计算之内，也就是说，在做纯度试验时，称取的样品是“原样”；另外一种理解是：纯度即物质的有效物含量，不应计算水分在内，故在试验时称取的样品是去掉水分的样品（即烘干后的样品）。而在SY/T 5946-2002中，纯度检测时是“称取已在105℃±3℃下烘干4h的试样1g(称准至0.001g)”，这显然是在称量样品去掉了水分，一般而言，样品的水分大概在6%～8%之间，如果是1g试样，那么将会存在0.06～0.08g的偏差。如果用没有去掉水分的试样检测纯度将会产生一定的误差，表2是采用两种方法检测同一样品纯度的结果。

从表2中检测的数据来看，如果在检测纯度时，不是烘干后样品，实测纯度值均偏低，而同样的样品采用SY/T 5946-2002标准中纯度检测方法，所得到纯度结果均比采用Q/SH 0048-2007纯度检测方法测得要偏高。

表2 采用不同方式称取样品检测纯度数据

3.2 “洗至滤液pH值为7.0”问题

在Q/SH 0048-2007中，纯度试验方法中“用质量分数85%的乙醇溶液洗涤滤纸表面，洗至滤液pH值为7.0”叙述，但是，经过实验证明，85%的乙醇溶液为弱酸性，经过采用酸度计和pH值试纸两种方法检测结果见表3。

从表3可见，要想将滤液洗至pH值为7.0，可能性不大。

表3 采用酸度计和pH值试纸检测结果

3.3 盐酸的双重性

在Q/SH 0048-2007中，纯度测试过程中加入了25mL质量分数1.5%的盐酸，其作用除了溶解残留碱外，多余的盐酸也会使-COOK的K+被H+置换，这样会使纯度最终检测数据偏低，所以，应考虑盐酸加量的合理性。

4 结 论

（1）钻井液用聚丙烯酰胺钾盐纯度是重要指标，检测纯度时采用稀盐酸来溶解混入的无机盐，方法是科学的、先进的，但是应考虑到盐酸的浓度和最佳加量。

（2）钻井液用聚丙烯酰胺钾盐纯度检测时，称取样品时应考虑到水分存在对纯度检测结果的影响。

（3）钻井液用聚丙烯酰胺钾盐纯度指标定为≥75.0%较为科学。

[1]SY/T 5946-2002钻井液用聚丙烯酰胺钾盐[S].

[2]Q/SH 0048-2007钻井液用聚丙烯酰胺钾盐技术要求[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

张运峰（1965-），男，长期从事钻井液化学剂质量检测工作。

路萍

2010-02-22