钻井液膨润土含量的测定..

3.7钻井液膨润土含量的测定学习目标1.能够测量钻井液中膨润土的含量；2.能够解释膨润土含量对钻井液性质的影响。一膨润土主要以蒙脱石为主，因其所吸附的阳离子不同而分为钠土和钙土两种：因为钠土水化能力较弱，造浆能力较高，所以适合钻井液使用。钠土一般较少，多为钙土。现场使用时，常把钙土改造成钠土(采用纯碱或烧碱改造)，来满足钻井液用土的需要。二阳离子交换容量（CEC）钻井液阳离子交换容量，又称为亚甲基蓝容量，是指每100ml钻井液所能吸附亚甲基蓝的毫摩尔数。亚甲基蓝是一种常见染料，在水溶液中电离出有机阳离子和氯离子，其中的有机阳离子很容易与膨润土发生离子交换。问题探究：1.亚甲基蓝是什么?•亚甲基蓝是一种常见染料，在水溶液中电离出有机阳离子和氯离子，其中的有机阳离子很容易与膨润土发生离子交换。2.为什么粘土矿物会发生离子交换？•在粘土形成过程中，粘土晶体产生电荷，一般来说是带负电荷。由于电中性的原理，即有等当量的反号离子(阳离子)吸附在粘土表面上，吸附的阳离子可以和溶液中的阳离子发生交换作用，这种交换作用称为离子交换吸附。最常见的交换性阳离子为钠、钙、镁等，交换性阳离子以钠为主称为钠土，以钙为主称为钙土。如硬水软化就是利用了这一性质：加一些化学处理剂(无机、有机)与水中的钙、镁离子交换，吸附以后放出钠离子，使硬度下降，这时钙、镁离子沉淀。钻井液中的粘土颗粒吸附的离子与溶液中的离子之间所进行的当量交换作用，即为粘土的离子交换吸附。交换的原因有两条：一是离子的晶格取代作用；二是粘土矿物裸露在外面的OH-与H+发生解离，使粘土颗粒带负电。••例如，钻井液中的粘土吸附了钠离子，当遇到钙侵时，钙与粘土表面吸附的钠进行等当量交换，使性能变坏，这时加入纯碱，即增加溶液中的钠离子浓度，同时钙离子与纯碱生成碳酸钙沉淀，减少了钙的浓度，钠又把粘土表面吸附的钙离子交换下来，使钻井液的性能又得到改善。•以上情况说明，粘土分散得越细，比表面也越大，吸附能力就越大，消耗处理剂一般也越多，阳离子交换容量也越大。吸附量的大小取决于比表面的大小：比表面越大，吸附的离子就越多；比表面越小，吸附的离子就越少。•一工作原理钻井液的阳离子交换容量通常又称为亚甲基蓝容量，其含义是每100mL钻井液所能吸附亚甲基蓝的毫摩尔数。由于1mL标准溶液中含有0.01mmol亚甲基蓝，因此试验中消耗标准溶液的毫升数在数值上恰好等于钻井液的亚甲基蓝容量。为了便于计算，一般情况下假定膨润土的阳离子交换容量等于70mmol/(100g)。二操作步骤1准确量取1mL钻井液注入250mL锥形瓶中。2加入40mL水稀释，再加入3％的双氧水l0mL和(5mol／L)的稀硫酸5mL。3把锥形瓶放在电炉上，缓慢煮沸l0min，取下后水冷至室温，加水约50mL。4用0.01mol／L的亚甲基蓝溶液滴定，每滴入0.5mL亚甲基蓝溶液后，旋摇30s。5用搅拌棒沾一滴液体滴到滤纸上，观察在染色固体斑点周围是否出现绿蓝色圈。若无此色圈，则继续滴定。6记录亚甲基蓝溶液消耗量。7计算钻井液中膨润土含量：8清洗仪器并摆放整齐。/14.3gL消耗亚甲基蓝溶液体积数mL钻井液膨润土含量钻井液样品的体积数mL×三技术要求1煮沸时切勿蒸干。2每次加量0.5mL，旋摇锥形瓶30s，当固体仍被悬浮时，用搅拌棒取一滴液体滴在滤纸上，当染色固体斑点周围出现绿蓝色圈时即达到滴定终点。3若出现绿蓝色圈，但随即消失，说明终点快到，应小心滴定，直至旋摇2min后再取一滴液体滴在滤纸上，若出现蓝绿色圈并不再消失，则说明达到终点。