Растворы буровые - korshu.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Растворы буровые - страница №2/11


Раздел 7);

Hc - исправленное показание ареометра [показание ареометра за вычетом составной поправки (см. 5.6.7 и 5.6.8),];

, (6)
где η - вязкость воды при испытательной температуре, сП (см. Таблицу 1);

l – рабочая высота ареометра, см (см. Таблицу 2)

t - временной интервал от начала отстаивания до снятия показаний, мин.
Таблица 1 – Вязкость воды при различных температурах

Температура, θ

Вязкостьa, b, η

Температура, θ

Вязкостьa, b, η

°С

°F

сП

°С

°F

сП

15,6

60

1,1225

22,2

72

0,9533

Таблица 1 (продолжение)

Температура, θ

Вязкостьa, b, η

Температура, θ

Вязкостьa, b, η

°С

°F

сП

°С

°F

сП

16,1

61

1,1061

22,8

73

0,9399

16,7

62

1,0911

23,3

74

0,9291

17,2

63

1,0779

23,9

75

0,9163

17,8

64

1,0611

24,4

76

0,9058

18,3

65

1,0479

25,0

77

0,8937

18,9

66

1,0324

25,6

78

0,8815

19,4

67

1,0197

26,1

79

0,8717

20,2

68

1,0050

26,7

80

0,8601

20,6

69

0,9904

27,2

81

0,8507

21,1

70

0,9785

27,8

82

0,8396

21,7

71

0,9646

28,3

83

0,8305

a 1 сП = 1 мПа·с.

b Значения рассчитываются по следующей формуле:

,

где - вязкость, сП



- температура, °С
ПРИМЕЧАНИЕ Смотрите [3] и [4].

ПРИМЕР Типичный лист данных для барита и выполнение расчета.




Лист данных для барита с плотностью 4,30

Время,


t, мин

Показания ареометра,

ρ, г/мл

Температура,



Отклонение ареометра от кривой,
г/мл

Исправленное показание ареометра,
Нс, г/мл

°С

°F

5

1,0350

25,5

78

-0,0019

1,0331

ПРИМЕР Типичный лист данных для барита и выполнение расчета (продолжение)


Лист данных для барита с плотностью 4,30

Время,


t, мин

Показания ареометра,

ρ, г/мл

Температура,



Отклонение ареометра от кривой,
г/мл

Исправленное показание ареометра,
Нс, г/мл

°С

°F

10

1,0280

25,5

78

-0,0019

1,0261

20

1,0210

25,5

78

-0,0019

1,0191

40

1,0140

25,5

78

-0,0019

1,0121

90

1,0120

25,5

78

-0,0019

1,0101

180

1,0085

25,0

77

-0,0020

1,0065

360

1,0070

25,0

77

-0,0020

1,0050




Таблица 2 – Значения рабочей высоты

Неисправленное показание ареометраа

Рабочая высота, l

Неисправленное показание ареометраа,

см


Рабочая высота, l

см

дюйм

см

дюйм

1,000

16,3

6,42

1,020

11,0

4,33

1,001

16,0

6,30

1,021

10,7

4,21

1,002

15,8

6,22

1,022

10,5

4,13

1,003

15,5

6,10

1,023

10,2

4,02

1,004

15,2

5,98

1,024

10,0

3,93

1,005

15,0

5,91

1,025

9,7

3,81

1,006

14,7

5,79

1,026

9,4

3,70

1,007

14,4

5,67

1,027

9,2

3,62

Таблица 2 (продолжение)

Неисправленное показание ареометраа

Рабочая высота, l

Неисправленное показание ареометраа,

см


Рабочая высота, l

см

дюйм

см

дюйм

1,008

14,2

5,59

1,028

8,9

3,50

1,009

13,9

5,47

1,029

8,6

3,39

1,010

13,7

5,39

1,030

8,4

3,20

1,011

13,4

5,28

1,031

8,1

3,31

1,012

13,1

5,16

1,032

7,8

3,07

1,013

12,9

5,08

1,033

7,6

2,99

1,014

12,6

4,96

1,034

7,3

2,87

1,015

12,3

4,84

1,035

7,0

2,76

1,016

12,1

4,76

1,036

6,8

2,68

1,017

11,8

4,65

1,037

6,5

2,56

1,018

11,5

4,53

1,038

6,2

2,44

1,019

11,3

4,45

-

-

-

а Основываются на показаниях ареометра ASTM № 151H согласно ASTM E100, градуированного для снятия показаний (относительной) плотности суспензии.

5.6.6 Отобразить процентное содержание (массовую долю) пробы в суспензии, wd, на арифметической шкале в качестве ординаты (обозначаемой «Суммарное содержание частиц более мелких, чем сито») и диаметр частиц, D, на логарифмической шкале в качестве абсциссы.

5.6.7 Составная поправка находится по кривой, построенной для каждого ареометра (cледует обратить внимание на то, что поправка является отрицательным числом). Поправка является необходимой по следующим причинам.

a) Формулы для процентного содержания барита, оставшегося в суспензии, в 5.6.5, основываются на использовании деионизированной или дистиллированной воды с диспергирующими веществами. В результате плотность раствора больше, чем плотность чистой воды.

b) Ареометры калибруются при 20 °C (68 °F), и отклонения от данной стандартной температуры приводят к погрешностям в фактических показаниях ареометра. Общая погрешность показаний возрастает при возрастании отклонений от стандартной температуры.

c) Ареометры градуируются изготовителем для снятия показаний в основании мениска, образованного жидкостью на столбике. Так как невозможно снять показания суспензии барита в основании мениска, показания следует снимать в верхней части и применять поправку.



5.6.8 Сумма поправок для трех перечисленных пунктов обозначается как составная поправка, и может быть определена экспериментально следующим образом.

а) Графики или таблицы составных поправок для температуры через один градус для диапазона ожидаемой испытательной температуры могут быть подготовлены и использованы при необходимости. Измерение составной поправки может быть проведено при нескольких температурах, охватывающих диапазон ожидаемых испытательных температур, и поправках для испытательных температур, вычисленных с учетом прямой зависимости для наблюдаемых значений (см. Рисунок 1).

b) Приготовить 1 л жидкости, состоящей из деионизированной воды и диспергирующего вещества в пропорции, аналогичной пропорции для седиментационного испытания. Перелить жидкость в цилиндр для отстаивания. Цилиндр поместить в водяную баню с постоянной температурой, установленной для одного из двух выбранных значений температуры. Когда температура жидкости становится постоянной, осторожно погрузить ареометр и после короткого интервала для уравновешивания температуры ареометра, снять показания в верхней части мениска, образованного на стержне. Для ареометра 151Н составная поправка равна единица минус данное показание. Довести жидкость и ареометр до второго выбранного значений температуры и снять аналогично показания.

X – температура испытания, выраженная в градусах Цельсия;

Y – поправка для наблюдаемого показания ареометра при испытательной температуре, выраженная в граммах на миллилитр
Рисунок 1 — Пример графика составных поправок для ареометра

6 Характеристики барита
6.1 Принцип
6.1.1 Реологические свойства утяжеленного бурового раствора изменяются в зависимости от плотности, примесей и мелких фракций в барите. Данное испытание сравнивает реологические свойства буровых растворов с баритом с аналогичной системой с калибровочным баритом для испытаний (ISO 13500, 4.2) или баритом с известными удовлетворительными характеристиками.

6.1.2 Буровой раствор представляет собой раствор предварительно гидратированного бентонита/лигносульфоната в пресной воде. Индикатором нежелательных характеристик вследствие излишних примесей и/или мелких фракций может являться барит для сравнения со значительно низшими реологическими свойствами, чем испытательный барит.

6.1.3 Данное испытание не выявляет все нежелательные примеси и используется совместно с испытаниями барита в соответствии с ISO 13500 и рекомендуемыми процедурами химического анализа барита.
6.2 Реактивы и оборудование

6.2.1 Реактивы

6.2.1.1 Калибровочный барит для испытаний

6.2.1.2 Эталонный бентонит

Запасы калибровочного барита для испытаний и эталонный бентонит хранятся в организации, которая занимается поставками калибровочного барита и эталонного бентонита. Точность результатов для использования данного калибровочного материала является ответственностью самих лабораторий, использующих данный материал.

Для организации или компании, не имеющих доступа к калибровочному бариту для испытаний и эталонному бентониту, испытания могут проводиться с использованием местных материалов, регулируя количество бентонита для получения соответствующей вязкости основных буровых растворов и используя барит с известными характеристиками.

6.2.1.3 Гидроксид натрия (CAS № 1310-73-2), раствор NaOH с концентрацией
cNaОH = 5 моль/л.

6.2.1.4 Лигносульфонат хрома или феррохрома, для межлабораторных сравнений.

Общая проба одного высококачественного лигносульфоната должна быть разделена между лабораториями для проведения испытаний.

6.2.2 Оборудование



6.2.2.1 Сушильный шкаф, с регулируемой температурой до 105 °C ± 3 °C
(220 °
F ± 5 °F).

6.2.2.2 pH-метр.

6.2.2.3 Ячейки для выдерживания, две или более, емкостью 500 мл, изготовленные из нержавеющей стали.

6.2.2.4 Вискозиметр, способный поддерживать скорости вращения 3 об/мин,
300 об/мин и 600 об/мин, в соответствии с
ISO 10414-1:2008, Раздел 6.

6.2.2.5 Мешалка, с высоким усилием сдвига, оборудованная двусторонней лопастью.

6.2.2.6 Регулятор скорости, переменный трансформатор, для мешалки с высоким усилием сдвига.

6.2.2.7 Мензурка, объемом от 1,5 л до 2 л.

6.2.2.8 Колба, градуированная, объемом 1 л.

6.2.2.9 Емкость, 10 л.

6.2.2.10 Весы, с диапазоном взвешивания от 0 г до 3000 г и точностью ± 1 г.

6.2.2.11 Мешалка, со скоростью вращения 11500 об/мин ± 300 об/мин, с одинарным ребристым рабочим колесом диаметром 25,4 мм (1 дюйм).

Рабочее колесо должно заменяться, когда потеря массы составит 10 %. Первоначальная масса лопасти составляет приблизительно 5,5 г.



6.2.2.12 Чашки для мешалки, две или более в зависимости от числа исследуемых проб, глубиной 180 мм (7-1/8 дюйма), d верхней части 97 мм (3-3/4 дюйма), d основания 70 мм (2-3/4 дюйма).
6.3 Приготовление основного бурового раствора
6.3.1 Приготовить 3,5 л эквивалента жидкого раствора бентонита с pH от 11,8
до 11,9 и показаниями по шкале вискозиметра при 600 об/мин от 20 до 24 при температуре 27 °C ± 3 °C (80 °F ± 5 °F).

Может быть подготовлен больший или меньший объем. Использовать подходящую емкость и пропорциональное количество бентонита, воды, лигносульфоната и раствора гидроксида натрия для получения концентрации 59,9 кг/м3 жидкого раствора бентонита, содержащего 11,4 кг/м3 лигносульфоната и 3,42 кг/м3 NaOH.

6.3.2 Для приготовления 3,5 л эквивалента, добавить 3,5 л деионизированной или дистиллированной воды в 10 л емкость. Во время перемешивания в мешалке с высоким усилием сдвига при скорости 8500 об/мин ± 1000 об/мин медленно добавить 210 г бентонита. Расположить вал мешалки с высоким усилием сдвига в смещенном положении относительно центра емкости для максимального усилия сдвига. Продолжать перемешивание в течение 30 мин.

6.3.3 Выдержать в течение времени не менее 16 ч в запечатанной емкости при комнатной температуре.

6.3.4 После выдерживания повторно перемешать раствор в течение 5 мин в мешалке с высоким усилием сдвига при скорости 8500 об/мин ± 1000 об/мин. Медленно добавить 40 г лигносульфоната, затем добавить 55 мл ± 10 мл NaOH с концентрацией 5 моль/л. Перемешивать в течение 30 мин после добавления NaOH.

6.3.5 Выдержать в течение времени не менее 4 ч в запечатанной емкости при комнатной температуре.

Рекомендуется выдерживать в течение 16 ч, не смотря на возможность использования основного бурового раствора после выдерживания в течение 4 ч.

6.3.6 Перемешивать основной буровой раствор в течение 5 мин при скорости


8500 об/мин ± 1000 об/мин. Измерить рН бурового раствора и отрегулировать pH в пределах диапазона от 11,8 до 11,9 с помощью NaOH с концентрацией 5 моль/л.

6.3.7 Снять показания вискозиметра для основного бурового раствора при скорости 600 об/мин при температуре 27 °C ± 3 °C (80 °F ± 5 °F). Показание по шкале вискозиметра при 600 об/мин должно быть в пределах от 20 до 24. Если показание находится в диапазоне от 18 до 19, увеличение усилия сдвига перемешивания обычно увеличивает показания до допустимого диапазона. Если повторное перемешивание не дает надлежащих показаний, проверить материалы и используемое оборудование. Если показания находятся в диапазоне от 24 до 28, для регулирования добавлять деионизированную или дистиллированную воду частями по 50 мл. После каждого добавления перемешивать в течение 10 мин и проверять показания по шкале вискозиметра при 600 об/мин. Если показание остается более 24, добавить больший объем воды, не превышающий 250 мл. Когда показания по шкале вискозиметра при 600 об/мин попадают в указанный диапазон, измерить и записать рН и приступить к процедуре 6.4.


6.4 Испытание реологических свойств
6.4.1 Отмерить 240 мл основного бурового раствора в две или более чашки для мешалки (одна чашка для каждого исследуемого барита и одна чашка для калибровочного барита для испытаний).

6.4.2 Во время перемешивания в мешалке медленно добавить 480 г испытываемой пробы в основной буровой раствор. Перемешивать в течение 5 мин. Очистить стенки емкости, для перемешивания всего объема барита. Дополнительно перемешивать в течение 10 мин.

6.4.3 Повторить 6.4.2, используя калибровочный барит для испытаний.

6.4.4 Перелить каждый из утяжеленных растворов в ячейки для выдерживания. Запечатать и взвесить ячейки. Записать массу с точностью ± 1 г.

6.4.5 Выдержать пробы, вращая в течение 16 ч при температуре 105 °C ± 3 °C
(220 °
F ± 5 °F).

6.4.6 Охладить ячейки до 25 °C ± 3 °C (77 °F ± 5 °F) и взвесить. Если изменение массы ячейки превышает 5 г по сравнению с результатом в 6.4.4, отклонить пробу и повторить испытание.

6.4.7 Открыть ячейки для выдерживания и перемешать выдержанный буровой раствор в мешалке в течение 5 мин.

6.4.8 В течение 30 секунд после перемешивания и при температуре пробы
27 °
C ± 3 °C (80 °F ± 5 °F) измерить реологические свойства. Определить и записать пластическую вязкость, предел текучести, студенистый осадок после 10 с и студенистый осадок после 10 мин и рН в соответствии с ISO 10414-1:2008, Разделы 6 и 11. Также записать температуру пробы.
6.5 Расчет
6.5.1 Существенные различия между реологическими свойствами раствором калибровочного барита и раствора пробы барита являются наилучшими индикаторами нежелательных характеристик. Барит с меньшим количеством примесей и мелких фракций обычно имеет более низкие значения пластической вязкости, предела текучести и студенистого осадка, чем калибровочный барит.

6.5.2 Одной из целей сравнения является определение показателя качества, FPI, различных жидких растворов по Формуле (7):


, (7)
где ηP - пластическая вязкость, сП;

YP – предел текучести, Па;

G10 s – студенистый осадок после 10 с;

G10 min – студенистый осадок после 10 мин.
ПРИМЧАНИЕ 1 сП = 1 мПа·с.

ПРИМЕЧАНИЕ 2 В большинстве случаев, улучшенные характеристики могут ожидаться, если показатель качества испытательной пробы будет эквивалентен или менее чем калибровочный барит.


ПРИМЕР Если FPI для калибровочного барита равен 150, FPI, равный 150 или менее, указывает на лучшие характеристики барита. В аналогичной последовательности испытания испытуемый барит с FPI равным 200 может добавлять излишние мелкие фракции и предавать высокую вязкость полевым буровым растворам.
7 Абразивная способность утяжеляющих материалов
7.1 Принцип
7.1.1 Утяжеляющие материалы для буровых растворов могут значительно изменяться относительно абразивных свойств. Данное лабораторное испытание разработано для измерения и оценки относительной абразивной способности.

7.1.2 Испытания проводятся с использованием стандартной испытательной лопасти, прикрепленной к валу мешалки с высоким усилием сдвига для перемешивания основного бурового раствора, содержащего утяжеляющий материал. Потеря массы лопасти используется для вычисления абразивной способности утяжеляющего материала в миллиграммах в минуту (мг/мин).

7.1.3 Данное испытание предназначается для выявления относительного индекса изнашивания для утяжеляющих материалов. Не следует применять материалы, являющиеся причиной абразивного износа полевых систем для буровых растворов.
7.2 Реактивы и оборудование
7.2.1 Эталонный бентонит

Запасы эталонного бентонита для испытаний хранятся в организации, которая занимается поставками эталонного бентонита. Точность результатов для использования данного калибровочного материала является ответственностью самих лабораторий, использующих данный материал.



7.2.2 Детергент.

7.2.3 Дистиллированная и деионизированная вода, в соответствии с ISO 3696:1987,
класс 3, или приготовленная пропусканием дистиллированной воды через серию катионно- и анионообменных смол.


Для подготовки всех реактивов, калибровочных стандартов и воды для растворения использовать дистиллированную и деионизированную воду.

7.2.4 Мешалка, со скоростью вращения 11500 об/мин ± 300 об/мин, с одинарным ребристым рабочим колесом диаметром 25,4 мм (1 дюйм).

Рабочее колесо должно быть заменено лопастью для испытания на абразивный износ в соответствии с 7.2.8.

7.2.5 Емкость, глубиной 180 мм (7-1/8 дюйма), d верхней части 97 мм (3-3/4 дюйма),
d основания 70 мм (2-3/4 дюйма).

7.2.6 Весы, с точность ± 0,0001 г.

7.2.7 Весы, со способностью взвешивания до 500 г и точностью ± 0,1 г.

7.2.8 Лопасть, для испытания на абразивный износ, стальная, диаметром 36,5 мм
(1,4 дюйма); плоская сторона толщиной 1,4 мм (0,05 дюйма); твердость по шкале Роквелла 16; с четырьмя волнами глубиной 6,4 мм (0,25 дюйма) и шириной 15,3 мм (0,6 дюйма); центральное отверстие диаметром 7,1 мм (0,28 дюйма); покрытие
G-90 с массой 12 г.

Каждая лопасть может использоваться до суммарной потери массы 200 мг (приблизительно четыре испытания).

7.2.9 Винт, 13 мм (1/2 дюйма), размер 10, крепежный винт с полукруглой головкой, 32 нитки/дюйм резьбы, для крепления лопасти для испытания на абразивный износ на вал абразивной мешалки.

7.2.10 Тахометр, с возможностью измерения до 11000 об/мин ± 50 об/мин.

7.2.11 Цилиндр, градуированный, TD 500 мл ± 2,5 мл.

7.2.12 Вискозиметр, прямого показания, в соответствии с ISO 10414-1:2008, Раздел 6.

7.2.13 Счетчик времени, механический или электрический, с точностью ± 0,1 мин в течение времени испытания.

7.2.14 Маленькая щетка.
7.3 Определение абразивного износа
7.3.1 Приготовить основную суспензию, добавив 15,0 г ± 0,1 г эталонного бентонита в 350 мл ± 2,5 мл дистиллированной воды в емкость во время перемешивания в мешалке. Для испытания необходимо не менее 2 таких суспензий.

7.3.2 После перемешивания в мешалке в течение 5 мин извлечь емкость из мешалки и очистить стенки емкости шпателем, чтобы удалить всю глину, прилипшую к стенкам емкости. Убедиться, что вся глина, прилипшая к шпателю, перемещена в суспензию.

7.3.3 Снова поместить емкость в мешалку и продолжить перемешивание в течение
15 мин. Емкость следует извлекать из мешалки для очистки стенок от глины, прилипшей к стенкам емкости, через интервалы времени 5 мин. Общее время перемешивания после добавления глины должно равняться 20 мин.

7.3.4 Перелить основную суспензию в чашку вискозиметра, поставляемую с вискозиметром прямого чтения. Показания по шкале вискозиметра при 600 об/мин должны регистрироваться, когда будет достигнута постоянная величина. Показания по шкале вискозиметра при 600 об/мин не должны превышать 10 при испытательной температуре 25 °C ± 1 °C (77 °F ± 3 °F). При необходимости показания по шкале вискозиметра при 600 об/мин основной суспензии могут быть понижены добавлением небольшого количества воды.

7.3.5 Перелить 300 мл ± 2,5 мл основной суспензии в емкость для перемешивания (взять 280 мл ± 2,5 мл при испытании барита).

7.3.6 Добавить 300 г ± 1 г утяжеляющих материалов в испытательную емкость с основной суспензией.

7.3.7 Без промедления перед использованием очистить лопасть с помощью детергента и маленькой щетки. Тщательно прополоскать и высушить. Взвесить очищенную и высушенную лопасть для испытания на абразивный износ с точностью
± 0,1 мг. Записать как
mb, в миллиграммах.

Следует использовать только лопасти, не подвергшиеся коррозии.

7.3.8 Отсоединить шнур питания мешалки во избежание несчастных случаев во время установки лопасти. Отцентрировать и закрепить лопасть для испытания на абразивный износ так, чтобы волны были направлены в нисходящем положении, на вал мешалки с помощью стопорной шайбы и винта.

7.3.9 Не включая мешалку, поместить емкость для перемешивания в мешалку так, чтобы край соприкасался с выключателем расцепляющей катушки. Запустить мешалку несколькими нажатиями кнопки «включения-выключения» для плавного разгона вала до заданной скорости.
ПРИМЕЧАНИЕ Резкий пуск может привести к выливанию суспензии из чашки.
Лопасти следует полировать после изготовления для удаления острых краев. Лопасти следует устанавливать в мешалку так, чтобы волны были направлены в нисходящем положении.

7.3.10 Провести испытание в течение 20 мин ± 0,1 мин.

7.3.11 Выключить мешалку, разъединить шнур питания, извлечь емкость для перемешивания и лопасть для испытания на абразивный износ.

7.3.12 Очистить и высушить лопасть для испытания на абразивный износ и взвесить с точностью ± 0,1 мг. Записать как mf, в миллиграммах.

7.3.13 Вычислить абразивный износ, a, выраженный в миллиграммах в минуту, по Формуле (8):
, (8)
где mb - начальная масса лопасти, мг;

mf - конечная масса лопасти, мг;

t - время, мин (для данной процедуры 20 мин).

7.3.14 Точность испытания для данной процедуры следующая:



r = ±0,45

R = ± 0,78,

где r - воспроизводимость в пределах одной лаборатории, максимальное ожидаемое различие между результатами двух испытаний одной и той же пробы в одной и той же лаборатории при 95 %-ом доверительном уровне;



R - воспроизводимость между лабораториями, максимальное ожидаемое различие между результатами испытаний двух лабораторий одной и той же пробы при 95%-ом доверительном уровне.

Вследствие отличия данного испытания от абсолютного измерения, следует осторожно проводить оценку результатов испытаний. Наилучшая оценка достигается при сравнении результатов испытаний пробы с результатами испытаний утяжеляющего материала с доказанными характеристиками.


8 Ртуть в барите для буровых растворов
8.1 Принципы
8.1.1 Данный метод предоставляет определение содержания ртути (Hg) в барите для буровых растворов. Для исследования используется метод атомной абсорбции холодного пара после вываривания и окисления пробы для гарантирования, что большая часть Hg в пробе растворена в водной среде и преобразована в ионы ртути.

8.1.2 Метод атомной абсорбции холодного пара основывается на поглощении энергии света длиной волны 253,7 нм от паров ртути. Hg восстанавливается до элементарной ртути и удаляется из раствора в закрытой системе. Пары Hg проходят через ячейку, помещенную в световой путь лампы-излучателя ртути. Спектральная поглощаемая способность (пиковое значение) измеряется как функция от содержания ртути.


8.2 Реактивы и оборудование
8.2.1 Дистиллированная и деионизированная вода, в соответствии с ISO 3696:1987,
класс 2, или приготовленная пропусканием дистиллированной воды через серию катионно- и анионообменных смол.


Для подготовки всех реактивов, калибровочных стандартов и воды для растворения использовать дистиллированную и деионизированную воду.
ПРИМЕЧАНИЕ Специальные реактивы с низким содержанием ртути доступны для химических веществ, приведенных в 8.2.2 - 8.2.7.
8.2.2 Соляная кислота (HCl) (CAS № 7647-01-0), концентрированная.

8.2.3 Азотная кислота (HNO3) (CAS № 7697-37-2), концентрированная.

8.2.4 Смесь азотной и соляной кислот.

Приготовить непосредственно перед использованием, осторожно добавив три объема концентрированной соляной кислоты (HCl) в один объем концентрированной азотной кислоты (HNO3).

8.2.5 Соляная кислота, cHCl = 1,2 моль/л.

Добавить 100 мл концентрированной соляной кислоты (HCl) в 500 мл воды в градуированную колбу объемом 1 л. Развести водой до метки 1 л.

8.2.6 Хлорид олова (CAS № 7772-99-8), раствор.

Добавить 10 г хлорида олова (SnCl2) в 50 мл соляной кислоты (HCl) с концентрацией


1,2 моль/л (см. 8.2.5) в колбу объемом 100 мл. Развести до метки соляной кислоты с концентрацией 1,2 моль/л.

8.2.7 Гидрохлорид гидроксиламина (CAS № 5470-11-1), раствор.



Растворить 12 г гидрохлорида гидроксиламина в воде и довести до метки 100 мл дистиллированной и деионизированной водой.

8.2.8 Перманганат калия (CAS № 7722-64-7), 5 % раствор.

Растворить 5 г перманганата калия (KMnO4) в 100 мл воды.

8.2.9 Персульфат калия (CAS № 7727-21-1), раствор.

Растворить 50 г персульфата калия (K2S2O8) в воде и довести до 1 л горячей водой (60 °C) (140 °F).

8.2.10 Ртуть, основной раствор (1 мл раствора = 1 мг Hg, который эквивалентен стандарту с концентрацией Hg 1 г/л).

Растворить 0,1354 г хлорида ртути в 75 мл воды. Добавить 10 мл концентрированного HNO3 и довести объем до 100 мл.
ПРИМЕЧАНИЕ Коммерческий основной раствор Hg является доступным и может быть использован в качестве альтернативы приготовления основного раствора.
8.2.11 Ртуть, промежуточный раствор (раствор 1 мл = 10 мкг Hg, который эквивалентен стандарту с концентрацией Hg 10 мкг/мл или 10 мг/л).

Пипеткой отмерить 1 мл основного раствора Hg в колбу объемом 100 мл и довести до метки водой, содержащей 10 мл концентрированной HNО3 на 1 л. Раствор устойчив в течение нескольких недель.

Стандарты Hg с более низкой концентрацией (менее 10 мкг/мл) следует хранить в стеклянной емкости, чтобы избежать потери/увеличения Hg от взаимодействия с атмосферой.

8.2.12 Ртуть, рабочий раствор (раствор 1 мл = 0,1 мкг Hg, который эквивалентен стандарту с концентрацией Hg 0,1 мкг/мл или 0,1 мкг/л).

Пипеткой отмерить 1 мл промежуточного раствора Hg в колбу объемом 100 мл и довести до метки водой, содержащей 10 мл концентрированной HNО3 на 1 л.

8.2.13 Атомно-абсорбционный спектрофотометр.

Любой атомно-абсорбционный элемент, оснащенный фоновым компенсатором и аппаратно-программным блоком для пробы, в который можно установить подходящую поглощающую ячейку. Следует пользоваться рекомендациями изготовителя по настройке оборудования.

Оборудование, специально разработанное для измерения ртути по методу холодного пара, является коммерчески доступным и может быть альтернативой атомно-абсорбционному спектрофотометру.

8.2.14 Ртутный полый катод или газоразрядная лампа с электродом.

8.2.15 Самописец.

Является подходящим любой многодиапазонный самописец с переменной скоростью, совместимый с системой обнаружения ультрафиолета.

8.2.16 Поглощающая ячейка.

Стандартные спектрофотометрические ячейки длиной 100 мм (4,0 дюйма) могут использоваться при наличии кварцевых торцовых окошек. Ячейка присоединяется к горелке и поддерживается прямолинейно в луче света для получения максимального коэффициента пропускания.


ПРИМЕЧАНИЕ 1 Подходящие ячейки могут быть сконструированы из стеклянной трубы с размерами D = 25 мм (1,0 дюйма) × 100 мм (4,0 дюйма) длины с кварцевыми окошками диаметром 25 мм (1,0 дюйма) в диаметре × 1,6 мм (1/16 дюйма) толщины, прикрепленными на торцах. Входной и выходной порты для газа [также стеклянные, но D = 8 мм (3/16 дюйма)] прикрепленные на расстоянии 13 мм
(5/8 дюйма) от каждого торца.

ПРИМЕЧАНИЕ 2 Более длинные ячейки [например, 300 мм (12,0 дюймов)] характерны для отделяемых систем Hg и обеспечивают более низкие пределы обнаружения.


8.2.17 Источник газа, азот или аргон.

8.2.18 Расходомер, способный к измерению расхода газа равного 1 л/мин.

8.2.19 Аэратор, состоящий из прямой стеклянной фритты, имеющей грубую пористость.

Чистая гибкая пластмассовая труба используется для прохождения пара Hg из колбы для проб до поглощающей ячейки и обратно.

8.2.20 Осушительный патрон, диаметром 150 мм (6 дюймов) × 20 мм (3/4 дюйма), содержащий 20 г перхлората магния, упакованный стеклянным волокном на обоих торцах.

8.2.21 Сосуд для реакции, стеклянная емкость объемом от 250 мл до 300 мл, оснащенная стеклянным круглым соединением.



Склянка для промывания газов является наиболее подходящей в качестве сосуда для реакций.

8.2.22 Сосуд для вываривания, колба объемом 250 мл со стеклянным круглым соединением с конденсатором с водяным охлаждением.

8.2.23 Фильтровальная ячейка, любое оборудование, способное фильтровать вываренные пробы через фильтровальную бумагу номер 40 или номер 42.
8.3 Приготовление стандартов
ПРИМЕЧАНИЕ Некоторое оборудование для обнаружения ртути требует стандарты с концентрациями ртути в десять раз выше.
8.3.1 Стандарт Hg, 0,005 мкг/мл: Перелить 5 мл рабочего раствора Hg (8.2.12) в градуированную колбу объемом 100 мл и довести до метки соляной кислотой (HCl) с концентрацией 1,2 моль/л.

8.3.2 Стандарт Hg, 0,010 мкг/мл: Перелить 10 мл рабочего раствора Hg в градуированную колбу объемом 100 мл и довести до метки согласно 8.3.1.

8.3.3 Стандарт Hg, 0,020 мкг/мл: Перелить 20 мл рабочего раствора Hg в градуированную колбу объемом 100 мл и довести до метки согласно 8.3.1.

8.3.4 Стандарт Hg, 0,050 мкг/мл: Перелить 50 мл рабочего раствора Hg в градуированную колбу объемом 100 мл и довести до метки согласно 8.3.1.
8.4 Вываривание пробы
8.4.1 Взвесить 2,0 грамма пробы барита для буровых растворов и поместить в колбу объемом 250 мл.

8.4.2 Добавить 40 мл смеси азотной и соляной кислот, 15 мл KMnО4, и 8 мл K2S2О8 в колбу и нагревать в колбе с обратным холодильником в течение 1 ч с помощью конденсатора с водным охлаждением в вытяжном шкафу. Охладить.
ПРИМЕЧАНИЕ Следует принять необходимые меры для предотвращения потери ртути во время вываривания.
8.4.3 Добавить 6 мл раствора гидрохлорида гидроксиламина для уменьшения излишнего перманганата до потери цвета раствора.

8.4.4 Позволить твердым частицам отстояться и профильтровать раствор через фильтровальную бумагу номер 42 или номер 40 в колбу объемом 100 мл. Несколько раз промыть водой сосуд для вываривания и остаток на фильтре. Довести водой до метки.

8.4.5 Приготовить холостую пробу, выполняя процедуры по 8.4.2 - 8.4.4 без пробы.
8.5 Проверка на восстановление Hg во время вываривания
8.5.1 Перелить 10 мл рабочего раствора (см. 8.2.12), содержащего 1,0 мкг Hg, в один из сосудов для вываривания объемом 250 мл.

8.5.2 Очистить согласно процедурам 8.4.2 - 8.4.4.
8.6 Анализ стандартов и проб
ПРИМЕЧАНИЕ Вследствие токсичности ртутного пара следует избегать его вдыхания. Необходимо включить заслонку в системе для прохождения пара через абсорбирующую среду, эквивалентными объемами KMnО4 с концентрацией 0,1 моль/л и 10 % H2SО4.
8.6.1 Включить систему Hg, отрегулировать расход воздуха и обнулить оборудование согласно техническим требованиям изготовителя.
ПРИМЕЧАНИЕ Каждая система для определения Hg имеет несколько различные физические конструкции и методологии. Система, указанная ниже, служит одним из полезных примеров однопроходной конструкции.
8.6.2 Перелить 5 мл раствора хлорида олова в сосуд для реакции, содержащий
100 мл воды, и позволить промывочному газу проходить через оборудование для аэрации и поглощающую ячейку до полного отсутствия сигнала спектральной поглощательной способности.


8.6.3 Отклонить поток газа с помощью двунаправленного клапана и перелить 1 мл стандарта Hg 0,005 мкг/мл (см. 8.3.1) в сосуд для реакции, выждать 1 мин. Затем позволить промывочному газу проходить до достижения пиковой точки на самописце и постепенного возврата сигнала к нулю. Ополоснуть колбу в соляной кислоте с концентрацией 1,2 моль/л и затем в воде между анализами. Повторить с каждым стандартом, подготовленным согласно 8.3.2 - 8.3.4.
ПРИМЕЧАНИЕ В некоторых системах определения Hg регулировка расхода воздуха и обнуление оборудования производятся согласно техническим требованиям изготовителя.
8.6.4 Повторить 8.6.2 и 8.6.3 для каждой пробы, используя объемы от 0,5 мл до 5 мл (из общего объема 100 мл).
ПРИМЕЧАНИЕ В некоторых системах определения Hg стандартная кривая может использовать значения Hg 0,05 мкг, 0,1 мкг, 0,2 мкг, 0,5 мкг и 1,0 мкг.
8.6.5 Аналогично проанализировать 1 мл пробы, приготовленной для проверки на восстановление Hg по 8.5. Спектральная поглощательная способность для пробы должна быть не менее 95 % от спектральной поглощательной способности стандарта Hg
0,010 мкг/мл (см. 8.3.2).

8.7 Расчет
8.7.1 После проведения анализа стандартов построить стандартную кривую, отображая высоту пиков в зависимости от микрограммов ртути (0 мкг, 0,005 мкг, 0,01 мкг, 0,02 мкг, 0,05 мкг, 0,10 мкг).
ПРИМЕЧАНИЕ В некоторых системах определения Hg стандартная кривая может использовать значения Hg 0,05 мкг, 0,1 мкг, 0,2 мкг, 0,5 мкг и 1,0 мкг.
8.7.2 Измерить высоту пика испытательной пробы и снять показания содержания ртути по стандартной кривой.

8.7.3 Вычислить массовую долю ртути, wHg, выраженную в микрограммах на грамм пробы, по Формуле (9):



, (9)

где - масса ртути в вываренной пробе, мкг;



mо - масса первичной пробы, г;

Vо - объем вываренного раствора, мл (100 мл для данной процедуры);

- точный объем пробы, мл.

9 Кадмий и свинец в барите для буровых растворов
9.1 Принцип
9.1.1 Данный метод распространяется на определение кадмия (Cd) и свинца (Pb) в барите для буровых растворов. Атомная абсорбция (AA) используется для анализа, после вываривания пробы для гарантирования, что большая часть Cd и Pb в пробе растворена в водной среде.

9.1.2 Водная проба, содержащая расплавленные ионы Cd и Pb, распыляется и всасывается в пламя. Во время раздельных исследований лучи света с длиной волны
228,8 нм для кадмия и 283,3 нм для Pb пропускают через пламя в монохроматор и на датчик, который измеряет количество поглощенного света. Энергия света, поглощенная пламенем, является мерой концентраций Cd и Pb в пробе.
9.2 Реактивы и оборудование
9.2.1 Дистиллированная и деионизированная вода, в соответствии с ISO 3696:1987, класс 2, или приготовленная пропусканием дистиллированной воды через серию катионно- и анионообменных смол.

Для подготовки всех реактивов, калибровочных стандартов и воды для растворения использовать дистиллированную и деионизированную воду.

9.2.2 Раствор соляной кислоты.

Добавить один объем концентрированной соляной кислоты (HCl) (CAS № 7647-01-0) в равный объем воды (1:1).

9.2.3 Азотная кислота (HNО3) (CAS № 7697-37-2), концентрированная, химически чистая.

9.2.4 Нитрат кадмия (CAS № 10022-68-1), для основного раствора Cd
(1 мл раствора = 0,1 мг
Cd, который эквивалентен стандарту с концентрацией
Cd 100 мкг/мл или 100 мг/л).

Взвесить 0,2744 г нитрата кадмия [Cd(NО3)2 4H2O, чистый для анализа], растворить в 200 мл воды в колбе объемом 1 л. Добавить 20 мл раствора соляной кислоты (см. 9.2.2) и довести водой до метки 1 л.

9.2.5 Нитрат свинца (CAS № 10099-74-8), для основного раствора Pb (1 мл растворa = 1 мг Pb, который эквивалентен стандарту с концентрацией Pb 1 мг/мл или 1 г/л).

Взвесить 1,599 г [Pb(NO3)2, чистый для анализа], растворить в 200 мл воды, добавить 10 мл HNO3 (концентрированной) и довести водой до метки 1 л.
ПРИМЕЧАНИЕ Коммерческие основные растворы Cd и Pb являются доступными и рекомендуются в качестве альтернативы приготовления основного раствора. Основной раствор Cd с концентрацией
100 мкг/мл (см. 9.2.4) может быть приготовлен, перелив 100 мл стандарта
Cd с концентрацией 1 мкг/л в градуированную колбу объемом 1 л, добавив 20 мл соляной кислоты (см. 9.2.2) и доведя до метки водой.
9.2.6 Атомно-абсорбционный спектрофотометр.

Любой атомно-абсорбционный элемент, оснащенный источником энергии, системой с распылительной форсункой, монохроматором, детектором и фоновым компенсатором. Следует пользоваться рекомендациями изготовителя по настройке оборудования.

9.2.7 Кадмиевый и свинцовый полые катоды или газоразрядные лампы без электрода.

9.2.8 Топливо.

Коммерческий класс ацетилена является приемлемым.

9.2.9 Воздух для окисления, подаваемый от линии сжатого воздуха, лабораторного компрессора или баллона со сжатым воздухом.

9.2.10 Сосуд для вываривания, колба объемом 250 мл со стеклянным круглым соединением с конденсатором с водяным охлаждением.

9.2.11 Фильтровальная ячейка.

Любое оборудование, способное фильтровать вываренные пробы через фильтровальную бумагу номер 40 или номер 42.
9.3 Приготовление смешанных стандартов кадмия и свинца
9.3.1 Стандарт, 0,1 мкг/мл Cd плюс 1 мкг/мл Pb: Перелить по 1 мл основных растворов Cd и Pb в градуированную колбу объемом 1 л, заполнить наполовину дистиллированной и деионизированной водой, добавить 10 мл соляной кислоты (см. 9.2.2) и довести водой до метки 1 л. Хранить в обработанных кислотой пластмассовых бутылках.

9.3.2 Стандарт, 0,2 мкг/мл Cd плюс 2 мкг/мл Pb: Перелить по 2 мл каждого основного раствора и повторить разбавление согласно 9.3.1.

9.3.3 Стандарт, 0,5 мкг/мл Cd плюс 5 мкг/мл Pb: Перелить по 5 мл каждого основного раствора и повторить разбавление согласно 9.3.1.

9.3.4 Стандарт, 1 мкг/мл Cd плюс 10 мкг/мл Pb: Перелить по 10 мл каждого основного раствора и повторить разбавление согласно 9.3.1.

9.3.5 Стандарт, 2 мкг/мл Cd плюс 20 мкг/мл Pb: Перелить по 20 мл каждого основного раствора и повторить разбавление согласно 9.3.1.

Стандарты следует хранить в полиэтиленовых бутылках в течение нескольких месяцев.

9.3.6 Приготовить кислотную пробу согласно вышеупомянутой процедуре без добавления основных растворов Cd или Pb.
9.4 Вываривание пробы
9.4.1 Взвесить 10 г или менее пробы барита для буровых растворов и поместить в колбу объемом 250 мл.

9.4.2 Добавить 50 мл соляной кислоты (см. 9.2.2) в колбу и нагревать в колбе с обратным холодильником в течение 1 ч с помощью конденсатора с водным охлаждением в вытяжном шкафу.

9.4.3 Охладить колбу и содержимое.

9.4.4 Позволить твердым частицам отстояться и профильтровать раствор через фильтровальную бумагу номер 42 или номер 40 в колбу объемом 100 мл. Промыть водой остаток и сосуд для вываривания, позволить отстояться и пропустить через фильтр. Довести водой до метки. Объемы хорошо перемешанного, отфильтрованного вываренного раствора могут храниться в малых пластмассовых емкостях в течение нескольких недель.

9.4.5 Приготовить холостую пробу, выполняя процедуры по 9.4.1 - 9.4.4 без пробы.
ПРИМЕЧАНИЕ Во время кислотного вываривания потери Cd или Pb не проявляются.
9.5 Анализ стандартов и проб
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Одной из альтернативных процедур для определения Cd или Pb в экстрактах является использование графитовой печи или беспламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии.
В данной процедуре нагретая графитовая трубка быстро испаряет растворы, содержащие
Cd или Pb; образованный таким образом пар исследуется на содержание Cd или Pb с помощью атомно-абсорбционного спектрофотометра.

ПРИМЕЧАНИЕ 2 Вторым альтернативным методом для определения Cd или Pb в вываренном растворе является использование плазменного спектрофотометра, доступного как с DCP или ICP. Данное оборудование всасывает экстракт в плазму, в которой испаряется раствор. Образованные таким образом атомы Cd или Pb возбуждаются плазмой до высокого энергетического уровня и затем выделяют излучение, которое характерно для атомарной структуры Cd или Pb. Данное излучение затем отделяется от прочего выделенного излучения с помощью монохроматора и количественно измеряется фотоумножителем.
9.5.1 Включить атомно-абсорбционный спектрофотометр и настроить его на пламенную атомизацию для Cd при длине волны 228,8 нм согласно инструкциям изготовителя.

9.5.2 Впрыснуть каждый из стандартов Cd/Pb (см. 9.3.1 - 9.3.5) в оборудование и снять показания спектральной поглощательной способности и концентрации Cd для каждого стандарта. Повторять до тех пор, пока каждый из стандартов не покажет одинаковую спектральную поглощательную способность. Впрыскивать воду между исследованиями каждого стандарта.

9.5.3 Продолжить процедуру впрыскиванием кислотной пробы (см. 9.3.6), холостой пробы (см. 9.4.5) и проб, снимая показания спектральной поглощательной способности и впрыскивания воды между исследованиями каждой пробы.

9.5.4 Повторно впрыскивать стандарты после каждых 6 - 10 впрыскиваний проб и после впрыскивания последней пробы.



9.5.5 Настроить оборудование на пламенную атомизацию Pb при длине волны
228,8 нм согласно инструкциям изготовителя и повторить 9.5.2 до 9.5.4 для анализа Pb.
9.6 Расчет
9.6.1 Приготовить отдельные калибровочные кривые для Cd и Pb, отображая спектральную поглощательную способность по отношению к концентрации для каждого стандарта.

9.6.2 Используя спектральную поглощательную способность пробы и калибровочные кривые для Cd и Pb по 9.6.1, отдельно определить концентрации Cd и Pb вываренных растворов, вычитая любую холостую пробу.

9.6.3 Вычислить массовые доли Cd и Pb, wCd и wPb, соответственно, выраженные в микрограммах на грамм пробы, по Формулам (10) и (11):

(10)
, (11)

где - плотность кадмия в вываренной пробе, мкг/мл;

ρPb - плотность свинца в вываренной пробе, мкг/мл;

Vо - объем раствора, мл (100 мл для данной процедуры);

mо – масса пробы, г.
10 Мышьяк в барите для буровых растворов
10.1 Принцип
10.1.1 Данный метод распространяется на определение мышьяка (As) в барите для буровых растворов. Для исследования используется метод атомной абсорбции газообразного гидрида после вываривания и окисления пробы для гарантирования, что большая часть As в пробе растворена в водной среде и преобразована в трехвалентную форму.

10.1.2 Метод атомной абсорбции газообразного гидрида основывается на поглощении энергии света длиной волны 193,7 нм от атомов As. Мышьяк в трехвалентной форме преобразуется в газообразный арсин (AsH3) с помощью борогидрида натрия (NaBH4) в кислотной среде. Газообразный гидрид проходит через нагретую кварцевую трубу или пламя аргона/водорода атомно-абсорбционного спектрофотометра. Концентрация As определяется как функция от измеренной спектральной поглощательной способности (пиковой высоты).
ПРИМЕЧАНИЕ Одной из альтернативных процедур для определения As в экстрактах является использование беспламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии. В данной процедуре нагретая графитовая трубка быстро испаряет раствор, содержащий As; образованный таким образом пар исследуется на содержание As с помощью атомно-абсорбционного спектрофотометра. Данный метод анализа избавляет от необходимости образования арсина, а также является более чувствительным к As. Графитовые печи являются коммерчески доступными от большинства изготовителей атомно-абсорбционного оборудования. Следует пользоваться рекомендациями изготовителя по настройке оборудования для определения As. Небольшие изменения в настройках данного оборудования могут быть необходимы для увеличения чувствительности и воспроизводимости определения As.
10.2 Реактивы и оборудование
10.2.1 Дистиллированная и деионизированная вода, в соответствии с ISO 3696:1987, класс 2, или приготовленная пропусканием дистиллированной воды через серию катионно- и анионообменных смол.

Для подготовки всех реактивов, калибровочных стандартов и воды для растворения использовать дистиллированную и деионизированную воду.

10.2.2 Азотная кислота (HNО3) (CAS № 7697-37-2), концентрированная, двойной перегонки, ρ = 1,42.

Использовать азотную кислоту, чистую для анализа, содержание мышьяка не более 10 мкг/л.

10.2.3 Азотная кислота, cHNО3 = 3,2 моль/л. Разбавить 200 мл концентрированной HNО3 водой до объема 1 л.

10.2.4 Йодид калия (KI) (CAS № 7681-11-0), раствор с концентрацией 150 г/л. Растворить 15 г йодида калия в 100 мл воды. Хранить в янтарных бутылках.

10.2.5 Тиоцианат калия (KSCN) (CAS № 333-20-0), раствор с концентрацией 50 г/л. Растворить 5 г тиоцианата калия в 100 мл воды.

10.2.6 Борогидрид натрия (CAS № 16940-66-2), гранулы по 0,8 см (0,3 дюйма), массой 0,25 г каждая.

10.2.7 Борогидрид натрия, раствор.

Растворить 30 г NaBH4 в 1 % растворе NaOH и довести водой до 1 л в градуированной колбе.

10.2.8 Оксид мышьяка (III) (As2O3) (CAS № 1327-53-3), для основного раствора As


(1 мл раствора = 1 мг As, который эквивалентен стандарту с концентрацией As 1 мг/мл или 1 г/л).

Растворить 1,320 г оксида мышьяка (III) в 100 мл воды, содержащей 4 г NaOH и довести водой до 1 л.



Коммерческий основной раствор As является доступным и может быть использован в качестве альтернативы приготовления основного раствора.

10.2.9 Окись мышьяка (III) (см. 10.2.8), промежуточный раствор As


(1 мл раствора = 10 мкг As, который эквивалентен стандарту с концентрацией As
10 мкг/мл или 10 мг/л).

Пипеткой отмерить 1 мл основного раствора мышьяка в градуированную колбу объемом 100 мл и довести HNO3 с концентрацией 3,2 моль/л до метки.

10.2.10 Оксид мышьяка (III) (см. 10.2.8), рабочий раствор As (1 мл раствора = 1 мкг As, который эквивалентен стандарту с концентрацией As 1 мкг/мл).

Пипеткой отмерить 10 мл промежуточного раствора мышьяка в градуированную колбу объемом 100 мл и довести HNO3 с концентрацией 3,2 моль/л до метки.



10.2.11 Атомно-абсорбционный спектрофотометр.

Любой атомно-абсорбционный элемент, оснащенный источником энергии, нагреваемой кварцевой трубкой (предпочтительно) или системой с распылительной форсункой, монохроматором, детектором и фоновым компенсатором. Следует пользоваться рекомендациями изготовителя по настройке оборудования.
ПРИМЕЧАНИЕ Экспериментальные результаты показывают отсутствие необходимости использования фонового компенсатора при использовании нагреваемой кварцевой трубки в системе образования гидрида.
Оборудование, специально разработанное для измерения ртути по методу холодного пара, является коммерчески доступным и может быть альтернативой атомно-абсорбционному спектрофотометру.

10.2.12 Полый катод из мышьяка или газоразрядная лампа без электрода.

10.2.13 Генератор арсина, состоящий из сосуда для реакции объемом 125 мл, оснащенного впускной и выпускной трубками для прохода аргона через раствор, и устройства для добавления борогидрида натрия в закрытой системе.
ПРИМЕЧАНИЕ Генераторы арсина являются коммерчески доступными от изготовителей оборудования и могут иметь конфигурации, отличные от указанных выше.
10.2.14 Сосуд для вываривания, например, сосуд высокого давления, покрытый PTFE, объемом 25 мл.

Такие сосуды высокого давления, коммерчески доступные от нескольких изготовителей, должны быть герметичными и воздухонепроницаемыми в запечатанном виде, и должны выдерживать рабочие температуры не менее 110 °C (230 °F) и давления не менее 1380 кПа (200 фунт/кв. дюйм). Диапазон типичных емкостей от 21 мл до 25 мл.

10.2.15 Нагревающее оборудование, например, водяная баня, с регулируемой температурой до 100 °C ± 1 °C (212 °F ± 2 °F).

10.2.16 Фильтровальная ячейка.

Любое оборудование, способное фильтровать вываренные пробы через фильтровальную бумагу номер 40 или номер 42.
10.3 Приготовление стандартов
10.3.1 Стандарт As, 0,025 мкг/мл: Перелить 2,5 мл рабочего раствора As (см. 10.2.10) в градуированную колбу объемом 100 мл и довести до метки HNО3 с концентрацией
3,2 моль/л.


10.3.2 Стандарт As, 0,05 мкг/мл: Перелить 5 мл рабочего раствора As и развести согласно 10.3.1.

10.3.3 Стандарт As, 0,075 мкг/мл: Перелить 7,5 мл рабочего раствора As и развести согласно 10.3.1.

10.3.4 Стандарт As, 0,10 мкг/мл: Перелить 10 мл рабочего раствора As и развести согласно 10.3.1.
10.4 Вываривание пробы
10.4.1 Взвесить 250 мг пробы барита для буровых растворов и поместить в сосуд для вываривания объемом 25 мл. Добавить 10 мл концентрированной HNО3, плотно закрыть сосуд и выдержать в течение 1,5 ч в водяной бане при температуре 80 °C (175 °F).

10.4.2 Охладить до комнатной температуры в течение 1 ч.

10.4.3 Повторно выдержать в течение 1,5 ч при температуре 80 °C (175 °F).

10.4.4 Охладить до комнатной температуры.

10.4.5 Осторожно снять крышку и перелить в мензурку объемом 50 мл.

10.4.6 Ополоснуть сосуд и крышку несколько раз водой и перелить остатки в мензурку.

10.4.7 Довести водой объем в мензурке до 40 мл.

10.4.8 Профильтровать через фильтровальную бумагу номер 42 или номер 40 в градуированную колбу объемом 50 мл. Промыть мензурку небольшими частями воды и перелить остаток на фильтр. Довести колбу до метки водой.

10.4.9 Для получения холостой пробы, повторить процедуры 10.4.1 - 10.4.8 без пробы.
10.5 Анализ стандартов и проб
10.5.1 Включить атомно-абсорбционный спектрофотометр и настроить его согласно инструкциям изготовителя.

10.5.2 Для каждого анализа добавить по 1 мл стандартных растворов (см. 10.3) и холостой пробы (см. 10.4.9) в генератор арсина. Добавить 2 мл раствора тиоцианата калия (KSCN), 2 мл раствора KI и 15 мл HNО3 с концентрацией 3,2 моль/л.
ПРИМЕЧАНИЕ Объемы более 1 мл могут потребоваться для некоторых систем.
10.5.3 Выждать 10 мин для преобразования As в трехвалентное состояние.

10.5.4 Соединить генератор и добавить 1 гранулу NaBH4 или закачивать раствор NaBH4 до тех пор, пока не будет получен максимальный сигнал согласно техническим требованиям изготовителя. Записать высоту пика. Когда самописец вернется к нулевой линии, отсоединить генератор.

10.5.5 Приготовить стандартную кривую, отображая высоту пика по отношению к микрограммам As для каждого стандарта.

10.5.6 Проанализировать растворы пробы, используя от 0,5 мл до 5 мл или более
(от общего объема 100 мл) аналогично анализа стандартов (см. 10.5.2 - 10.5.4).
ПРИМЕЧАНИЕ Для уменьшения абсорбционной потери As на стеклянной посуде, следует проводить анализы стандартов и проб непосредственно после приготовления.
10.6 Вычисление
10.6.1 Определить массу As в вываренной пробе по калибровочной кривой, приготовленной по 10.5.5.

10.6.2 Вычислить массовую долю As, wAs, выраженную в микрограммах на грамм пробы, по Формуле (12):

, (12)

где - масса мышьяка в вываренной пробе, мкг;

Vо - объем раствора, мл (50 мл для данной процедуры);

mо- масса пробы, г;

- объем пробы, добавленный в генератор, мл.
11 Тампонирующие материалы для восстановления циркуляции
11.1 Принцип
Способность материала закупоривать зону потери циркуляции является важной при определении соответствующего материала. Размер закупориваемых или тампонируемых отверстий изменяется в зависимости от геологической формации. Необходимо, чтобы частицы закупоривающего материала были соразмерны для достаточного перекрытия отверстия. Целью данного испытания является определение необходимого размера и концентрации материалов для буровых растворов, называемых материалами для восстановления циркуляции, которые могут перекрыть проницаемые щели или слои, приведенные в 11.4 - 11.9, и предотвратить дальнейшую потерю бурового раствора из ячейки. В зависимости от физических характеристик разбуриваемой формации результаты испытаний могут предположить, что один или более испытываемых материалов для восстановления циркуляции может уменьшить потери бурового раствора в формации. Ячейки для испытания тампонирующих материалов являются доступными от поставщиков оборудования для испытания буровых растворов. Следует пользоваться инструкциями изготовителя при сборке и испытаниях. Общие руководящие принципы для испытания приведены в 11.4 - 11.9.
11.2 Оборудование
11.2.1 Ячейка для испытания тампонирующих материалов, оснащенная следующим:

11.2.1.1 Диски из нержавеющей стали, толщиной 6,4 мм (0,25 дюйма) и диаметром
47,5 мм (1-7/8 дюйма).


Каждый диск должен иметь одну щель с нескошенными кромками, длиной 35,05 мм
(1-3/8 дюйма) и шириной 1 мм (0,04 дюйма), 2 мм (0,08 дюйма), 3 мм (0,12 дюйма), 4 мм
(0,16 дюйма) или 5 мм (0,20 дюйма).


11.2.1.2 Рукав, диаметром 73 мм (2-7/8 дюйма) и высотой 57 мм (2-1/4 дюйма), с перфорированной опорной плитой с тридцатью двумя отверстиями диаметром 6,4 мм
(1/4 дюйма).


11.2.1.3 Шлифовальные шарики из латуни или нержавеющей стали, минимальное количество 95 штук, диаметром 14,3 мм (9/16 дюйма) (достаточно для заполнения объема слоя).

11.2.1.4 Шарикоподшипниковые шарики, плакированные латунью, или из нержавеющей стали, масса 1200 г, диаметром 4,4 мм (0,17 дюйма).

11.2.1.5 Сетка из нержавеющей стали, размер ячейки 2000 мкм, диаметром 73 мм
(2-3/4 дюйма).


11.2.2 Азот, с регулируемым давлением.

11.2.3 Пластмассовая емкость, объемом 3,5 л, оснащенная входным и выходным отверстиями, подходящими для компенсирования внезапного сброса бурового раствора из ячейки.

11.2.4 Мешалка, со скоростью вращения 11500 об/мин ± 300 об/мин, с одинарным ребристым рабочим колесом диаметром 25,4 мм (1 дюйм).

Рабочее колесо должно заменяться, когда потеря массы составит 10 %. Первоначальная масса лопасти составляет приблизительно 5,5 г.



11.2.5 Емкость для перемешивания, глубиной 180 мм (7-1/8 дюйма), d верхней части
97 мм (3-3/4 дюйма), d основания 70 мм (2-3/4 дюйма).

11.2.6 Основной буровой раствор, содержащий от 5 % до 8 % массовой доли вайомингского бентонита, выдержанного в течение времени не менее 72 ч, с отрегулированной кажущейся вязкостью 0,025 Па·с ± 0,002 Па·с после перемешивания в мешалке в течение 10 мин.
11.3 Приготовление испытательного бурового раствора
В 3,5 л (10 лабораторных баррелей) основного бурового раствора (см. 11.2.6) добавить взвешенное количество испытываемого материала. Концентрация испытываемого материала в буровом растворе выражается в килограммах на кубический метр (в фунтах на баррель).
11.4 Статическое испытание с щелью
11.4.1 Удалить из ячейки перфорированную пластину и рукав, используемые для поддержания слоев из шарикоподшипниковых или шлифовальных шариков; выбрать диск, предпочтительно с щелью малого размера и поместить его в полупатрубок выходного клапана.

11.4.2 Открыть выпускной клапан цилиндра и поместить градуированную емкость под выходным отверстием.

11.4.3 Перелить буровой раствор, содержащий испытываемый материал, в ячейку при открытом спускном клапане. Записать объем вытекающего бурового раствора.

11.4.4 Закрутить крышку на ячейке. При желании в буровой раствор в ячейке может быть помещен плавающий поршень.

11.4.5 Запустить счетчик времени и увеличивать давление со скоростью 13,8 кПа/с
(2 фунт/кв. дюйм) до получения давления 690 кПа (100 фунт/кв. дюйм). Записать объем вытекшего бурового раствора. Может наблюдаться минимальное давление, при котором начинается закупоривание. Если наблюдается, записать значение давления.


11.4.6 Увеличивать давление со скоростью 69 кПа/с (10 фунт/кв. дюйм) до 6900 кПa
(1000 фунт/кв. дюйм) или до повреждения закупоривания и опустошения цилиндра. Записать объем вытекшего бурового раствора или максимальное наблюдаемое давление. Если наблюдается закупоривание, поддерживать давление в течение 10 мин и записать окончательный объем вытекшего бурового раствора.

11.4.7 Повторять испытания, используя диски с увеличивающимися размерами щели до тех пор, пока возникает постоянное закупоривание при 6900 кПa (1000 фунт/кв. дюйм).
11.5 Динамическое испытание с щелью
11.5.1 Приготовить испытательный буровой раствор в соответствии с 11.3 и оборудование согласно 11.4.1.

11.5.2 При закрытом спускном клапане перелить испытательный буровой раствор в ячейку. Плавающий поршень может быть помещен на поверхность бурового раствора.

11.5.3 Закрыть крышку и установить газовый регулятор подачи азота при испытательном давлении 690 кПa (100 фунт/кв. дюйм).

11.5.4 Открыть спускной клапан ячейки и запустить счетчик времени. Записать объем бурового раствора, вытекшего через щель до ее закупоривания, и время, требуемое для закупоривания.

11.5.5 Увеличивать давление со скоростью 69 кПа/с (10 фунт/кв. дюйм) до 6900 кПa
(1000 фунт/кв.дюйм) и поддерживать в течение 10 мин согласно 11.4.6.

11.5.6 Повторять испытания, используя диски с увеличивающимися размерами щели до тех пор, пока возникает постоянное закупоривание.
11.6 Статистическое испытание со слоем из шлифовальных шариков
11.6.1 Повторно установить перфорированную пластину и приготовить слой из шлифовальных шариков, засыпав шлифовальные шарики диаметром 14,3 мм (9/16 дюйма) в рукав для формирования слоя толщиной 57 мм (2-1/4 дюйма) выше перфорированной пластины (только до вершины емкости). Поместить кольцо со свободным проходным сечением в шпоночную канавку.

11.6.2 При открытом спускном клапане ячейки и подставленной под выходное отверстие градуированной емкости, перелить испытательный буровой раствор в ячейку. Записать объем жидкости, проходящей через слой при гидростатическом давлении.

11.6.3 Поместить плавающий поршень на поверхность бурового раствора и накрыть ячейку крышкой. Закрыть спускной клапан цилиндра и запустить счетчик времени. Подать давление и записать результаты согласно 11.4.5 и 11.4.6.

11.6.4 При завершении испытания спустить давление. Удалить слой из шлифовальных шариков и исследовать появление закупоривания и глубину проникновения закупоривающего материала.
11.7 Динамическое испытание со слоем из шлифовальных шариков
11.7.1 Приготовить слой из шлифовальных шариков согласно 11.6.1.

11.7.2 При закрытом спускном клапане ячейки перелить испытательный буровой раствор в ячейку до заполнения пустот под и в пределах слоя из шлифовальных шариков до тех пор, пока уровень испытательного бурового раствора не сравняется с вершиной рукава.

11.7.3 Осторожно перелить испытательный буровой раствор в ячейку, чтобы не нарушить буровой раствор в слое. Плавающий поршень может быть помещен на поверхность бурового раствора.

11.7.4 Закрыть ячейку и подавать давление газовым регулятором до 6900 кПа
(1000 фунт/кв. дюйм). Открыть спускной клапан ячейки и запустить счетчик времени. Записать объем бурового раствора, проходящего через слой и время для закупоривания.

11.7.5 Продолжить испытание согласно 11.4.6. После 10 мин при давлении 6900 кПa
(1000 фунт/кв. дюйм) или после нарушения закупоривания, осмотреть слой по 11.6.4.
11.8 Статистическое испытание со слоем из шарикоподшипниковых шариков
11.8.1 Приготовить слой из шарикоподшипниковых шариков, поместив сетку из нержавеющей стали с размером ячеек 2000 мкм (10 меш) на перфорированную пластину и засыпав шарикоподшипниковые шарики, плакированные латунью, или из нержавеющей стали в рукав для формирования слоя поверх сетки (только до вершины рукава). Толщина слоя может изменяться от 25 мм до 57 мм (от 1,0 дюйма до 2-1/4 дюйма). Если толщина менее 57 мм (2-1/4 дюйма), записать толщину.

11.8.2 Поместить кольцо со свободным проходным сечением в шпоночную канавку. При открытом спускном клапане ячейки и подставленной под выходное отверстие градуированной емкости, перелить испытательный буровой раствор в ячейку.

11.8.3 Провести испытание согласно процедуре 11.6.2 - 11.6.4.
11.9 Динамическое испытание со слоем из шарикоподшипниковых шариков
11.9.1 Приготовить слой согласно 11.8.1.

11.9.2 При закрытом спускном клапане ячейки перелить испытательный буровой раствор в ячейку до заполнения пустот под и в пределах слоя из шариков до тех пор, пока уровень испытательного бурового раствора не сравняется с вершиной рукава.

11.9.3 Провести испытание согласно процедуре 11.7.3 - 11.7.5.
12 Реактивы для контроля фильтрации
12.1 Принцип
12.1.1 Органические реактивы для контроля фильтрации могут изменяться по химическому составу и техническим характеристикам в различных средах буровых растворов. Решение принимается с помощью сравнения характеристик испытательных материалов для контроля фильтрации с характеристиками известных материалов, применяемых в полевых условиях.

12.1.2 В определенных случаях сравнение может проводиться в реальном буровом растворе, в котором будет использоваться материал. В основном оценка выполняется в буровых растворах, приготовленных в лабораторных условиях.

12.1.3 Рекомендуется, чтобы материалы для контроля фильтрации, предусмотренные для широкого применения, тщательно отбирались для различных систем буровых растворов. Во время оценки контроля фильтрации влияние испытательного материала на реологию, pH или другие свойства может представлять интерес.
12.2 Реактивы и оборудование

12.2.1 Реактивы

12.2.1.1 Хлорид кальция (CAS № 10043-52-4), класс реактива ACS.

12.2.1.2 Хлорид магния (CAS № 7786 30-3), класс реактива ACS.

12.2.1.3 Хлорид калия (CAS № 7447-40-7), класс реактива ACS.

12.2.1.4 Ксантановая смола, класс для буровых растворов, сухой порошок.

12.2.1.5 Аттапульгит, материал по ISO 13500.

12.2.1.6 Искусственные выбуренные твердые частицы, например, комовая глина или порошковая глина.

12.2.1.7 Эталонный бентонит. Если свойства потери жидкости не наблюдаются в пределах указанного диапазона, заменить эталонный бентонит.

12.2.1.8 Соль, основной раствор № 1, в соответствии с ASTM D 1141, 555,6 г гексагидрата хлорида магния (CAS № 7791-18-6), 57,9 г безводного хлорида кальция
(CAS № 10043-52-4) и 2,1 г гексагидрата хлорида стронция (CAS № 10025-70-4), разбавленных дистиллированной или деионизированной водой до 1 л.

12.2.1.9 Соль, основной раствор № 2, в соответствии с ASTM D 1141, 69,5 г хлорида калия (CAS № 7447-40-7), 20,1 г бикарбоната натрия (CAS № 144-55-8), 10,0 г бромида калия (CAS № 7758-02-3), 2,7 г борной кислоты (CAS № 10043-35-3) и 0,3 г фторида натрия (CAS № 7681-49-4), разбавленных дистиллированной или деионизированной водой до 1 л.

12.2.1.10 Гидроксид натрия (CAS № 1310-73-2), титрованный раствор,
cNaOH = 10 моль/л.

12.2.1.11 Лигносульфонат (хрома или феррохрома), класс для буровых растворов.

12.2.1.12 Известь, класс реактива ACS или эквивалент.

12.2.1.13 Хлорид натрия (CAS № 7647-14-5), класс реактива ACS.

12.2.1.14 Сульфат натрия, безводный (CAS № 7757-82-6), класс реактива ACS.

12.2.1.15 Деионизированная или дистиллированная вода.

12.2.1.16 Противопенная добавка.

12.2.2 Оборудование.

12.2.2.1 Весы, с точностью ± 0,01 г.

12.2.2.2 Мешалка, со скоростью вращения 11500 об/мин ± 300 об/мин, с одинарным ребристым рабочим колесом диаметром 25,4 мм (1 дюйм).

Рабочее колесо должно заменяться, когда потеря массы составит 10 %. Первоначальная масса лопасти составляет приблизительно 5,5 г.

12.2.2.3 Емкость, глубиной 180 мм (7-1/8 дюйма), d верхней части 97 мм
(3-3/4 дюйма), d основания 70 мм (2-3/4 дюйма).

12.2.2.4 Часы или счетчик времени, прямого показания, с точностью ± 0,1 мин в течение времени испытания.

12.2.2.5 Бутыль, оплетенная, объемом 4 л, с крышкой, завинченной на широком горлышке.

12.2.2.6 Шпатель.

12.2.2.7 Фильтр-пресс, с низкой температурой/низким давлением, в соответствии с
ISO 10414-1:2008, Раздел 7, с площадью фильтрации от 4520 мм2 до 4640 мм2 (диаметр
от 75,86 мм до 76,86 мм) [площадь фильтрации от 7,00 дюйм2 до 7,20 дюйм2 (диаметр
от 2,98 дюйма до 3,03 дюйма)].

Прокладка для фильтр-пресса является определяющим фактором для площади фильтрации. Рекомендуется, чтобы используемая прокладка для фильтр-пресса была испытана коническим шаблоном, имеющим максимальный [76,86 мм (3,02 дюйм)] и минимальный [75,86 мм (2,98 дюйма)] диаметры, маркированные на шаблоне. Любую прокладку для фильтр-пресса с размерами вне данного диапазона следует отбраковать.



12.2.2.8 Вискозиметр, прямого показания, в соответствии с ISO 10414-1:2008,

<< предыдущая страница   следующая страница >>