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国家石油天然气行业标准-钻井液用羧甲基纤维素钠
发布时间:2024-4-1 游览量:62
1 主题内容与适用范围
    本标准规定了钻井液用羧甲基纤维素钠盐的技术要求、实验方法、包装标志。
    本标准适用于钻井液用羧甲基纤维素钠盐。
2 引用标准

    GB 601  化学试剂标准溶液制备方法
    GB 602  化学试剂、制剂及制品制备方法
3 产品分类与代号
    a.高粘羧甲基纤维素钠盐,其代号为HV-CMC;
    b.中粘羧甲基纤维素钠盐,其代号为MV-CMC;
    c.低粘羧甲基纤维素钠盐,其代号为LV-CMC;
4 技术要求
      钻井液用羧甲基纤维素钠盐应符合表1和表2中的技术指标。
                                                                               表1 理化指标

项             目

 指                           标

  LV-CMC   MV-CMC   HV-CMC
外观 自由流动的白色或淡黄色粉末,不结块
含水量,%

  ≤10

纯  度,%

≥80.0

≥85.0

≥95.0

取代度,%

≥0.80

≥0.65

≥0.8

 pH

7.0-9.0

7.0-9.0

6.5-8.0

5 实验方法
5.1 仪器与设备
    a.高速搅拌器:负载转速为11000±300r/min,搅拌轴装有单个波形叶片,叶片直径为2.5cm,质量为5.5g,带有样品杯,其高为19cm,上端直径为9.7cm,下端直径为7.0cm,用不锈钢或耐腐蚀材料制成;
    b.钻井液养护罐:500ml玻璃广口瓶;
    c.直读式旋转粘度计:Fann-35s型或同类型产品;
                                                                                                                                    表2 钻井液指标

  类       别

项       目

 指             标

  蒸馏水

  盐水

  饱和盐水

 基      浆

滤失量,ml

 60±10

90±10

 100±10

表观粘度,mPa·s

≤6

≤6

 ≤10

  pH

8.0±1.0

8.0±1.0

7.5±1.0

  HV-CMC

造浆率,m3/t

≥200

≥150

≥160

  LV-CMC

滤失量为10ml 加量,g/l

 

≤7.0

≤10.0

表观粘度mPa·s


 

≤4.0

≤6.0

  MV-CMC

加量,g/l

6.0

14.0

3.5

表观粘度,mPa·s

≥15

≥15

≥15

滤失量,ml

≤9

≤9

≤8

d.天平:分度值为0.01g;
e.滤失仪:容积为300-400ml,过滤面积为45.6±0.6cm2;
f.滤纸:Whatman 50号滤纸或同类产品;
g.酸度计:分度值0.1;
h.烘箱:控温灵敏度为±0.2oC;
i.分析天平:分度值为0.0001g;
j.干燥器;
k.称量瓶:Ø65×35mm;
l.3号砂芯过滤器:坩埚式,Ø30-40mm;
m.磁力加热搅拌器;
n.抽滤瓶:1000ml;
o.刻度烧杯:300ml;
p.瓷坩埚:30ml;
q.马福炉或其他高温炉:1000oC,控温精度±10oC;
r.酸式、碱式滴定管:50.00ml;
s.恒温水浴:控温精度±2oC;
t.电动搅拌器:负载转速800-1000r/min。
5.2 试剂与材料
    a.无水乙醇;
    b.乙醇:浓度为95%(体积百分比);
    c.硫酸;
    d.硝酸;
    e.过氧化氢;
    f.铬酸钾;
    g.硝酸银;
    h.酚酞;
    i.甲基红;
    j.碳酸氢钠;
    k.氢氧化钠;
    l.滤化钠;
    m.盐水:每升含滤化钠40g的溶液;
    n.钻井液用评价土:符合OCMA标准或同类产品。
5.3 羧甲基纤维素钠盐(CMC)理化性能测定
5.3.1 测定中所需标准溶液
    配制方法按GB 601、GB 603标准之规定制备。
5.3.2 外观
    目测,为自由流动的白色或淡黄粉末。
5.3.3 含水量的测定
5.3.3.1 含水量为试样在105±3oC烘干恒重后减少的质量与试样质量之比。用百分数表示。
5.3.3.2 称取5g试样(称准至0.0001g),置于已知质量的称量瓶中,于105±3oC烘干2h,置于干燥器内冷却至室温,称量(称准至0.0001g)。
5.3.3.3 计算:
                  fW=(m1-m2)/(m1-m)×100...............................(1)
式中   fW----含水量,%;
           m----称量瓶质量,g;
           m1----称量瓶和试样质量,g;
           m2----烘后称量瓶和试样质量,g。
5.3.4 取代度的测定(灰化法)
5.3.4.1 取代度为平均每个葡萄糖单元中羧甲基取代其羟基上的氢原子的数目。
5.3.4.2 称取醇洗后经105±3oC烘干的试样1g(称准至0.0001g),置于30ml瓷坩埚中,经灰化后放入马福炉,逐渐升温至750oC,保持30min 后关闭电源,待温度降至300oC小心取出坩埚,冷却后用少量水湿润残渣,全部移至300ml烧杯中(定量不超过150ml),滴入2滴甲基红指示液,用 0.1mol/l硫酸标准溶液滴定至红色,继续滴10ml,记下硫酸溶液总用量,在电炉上加热至微沸10min,用0.1mol/l氢氧化钠标准溶液滴定 至黄色。
5.3.4.3 计算:
                     D.S=0.162B/(1-0.800B).............................(2)
                     B=(2M1V1-M2V2)/m...................................(3)
式中  D.S----取代度;
       V1----硫酸标准滴定溶液的体积,ml;
       M1----硫酸标准滴定溶液的浓度,mmol/ml;
       M2----氢氧化钠标准滴定溶液的浓度,mmol/ml;
       V2----氢氧化钠标准滴定溶液的体积,ml;
        m----试样质量,g;
        B----每克试样中所含羟甲基钠的平均毫摩尔数,mmol;
    0.162----纤维素中每毫摩尔葡萄糖单元的质量,g;
5.3.5 纯度的测定(醇洗法)
5.3.5.1 纯度为试样经乙醇(80%或95%)冲洗至滤液无氯离子,105±3oC烘干后的质量与试样质量之比,用百分数表示。
5.3.5.2 称取已于105±3oC烘干2h后的试样2g(称准至0.0001g),置于300ml烧杯中,加入50ml已预热至60-65oC的80%乙醇,在磁力 搅拌器上维持60-65oC搅拌10min,将上部溶液用已知质量的玻璃砂芯过滤器过滤。同样操作重复三次,将全部不转入玻璃砂芯过滤器。用 60-65oC80%乙醇进一步清洗过滤器中的不溶物,至滤液无氯离子为止(用硝酸银溶液检验,清洗用的乙醇总用量约为250ml),缓慢抽滤(避免滤饼 干透)。
        用95%的乙醇50ml分次清洗玻璃过滤器中的不溶物,最后用50ml无水乙醇分次排代不溶物中的水分。于105±3oC烘干2h(其间用不锈钢铲疏松一次,以利干燥)。置于干燥器中冷却至室温,称重(称准至0.0001g)。
5.3.5.3 计算:
                   f0=m1/m2×100.......................................(4)
式中    f0----纯度,%
        m1----不溶物质量,g;
        m2----试样质量,g。
5.3.6 pH值的测定
      称取已在105±3oC烘干2h的样品1g(称准至0.01g),加2ml乙润湿置于盛有100ml蒸馏水的烧杯中,用电动搅拌器搅拌至全溶,用酸度计或精密pH试纸测定其pH值。
5.3.7 精度要求
    各项平行测定值在下列允许误差范围内时,取其算术平均值。
    a.含水量:0.3%;
    b.取代度:0.05;
    c.纯度:0.6%。
5.3.8 数字修约
    按GB 8170 《数值修约规则》规定进行。
5.4 钻井液性能测定
5.4.1 高粘羧甲基纤维素钠盐(HV-CMC)蒸馏水造浆率
5.4.1.1 分别在三个盛有350ml蒸馏水的样品杯中,加入不同量的HV-CMC(称准至0.01g),使它们的表观粘度在10-25mPa·s范围内。高速搅拌20min,其间至少中断两次,以刮下粘附在杯壁上的HV-CMC。
5.4.1.2 试样在室温密闭容器中养护24h,高速搅拌5min,测定每个浆液在25±0.5oC时的表观粘度。
5.4.1.3 在半对数坐标纸上作表观粘度(mPa·s)对浓度(g/l)的关系图。画出通过三点的直线,确定出表观粘度为15mPa·s时HV-CMC的浓度(准确至0.1g/l),计算造浆率(准确至1m3/t).
                             y=1000/c  ................................(5)
式中   y----造浆率,m3/t;
       c----当表观粘度为15mPa·s时HV-CMC的浓度,g/l。
5.4.2 高粘羧甲基纤维素钠盐(HV-CMC)盐水造浆率
      将蒸馏水换为盐水后,按5.4.1.1至5.4.1.4条步骤进行。
5.4.3 高粘羧甲基纤维素钠盐(HV-CMC)饱和氯化钠盐水造浆率
      将蒸馏水换为饱和氯化钠盐水后,按5.4.1.1至5.4.1.4条步骤进行。
5.4.4 低粘羧甲基纤维素钠盐(LV-CMC)盐水试验
5.4.4.1 分别在五个盛有350ml盐水的样品杯中加入1.00g碳酸氢钠和35.00g评价土,高速搅拌20min,其间至少应中断两次以刮下粘附在杯壁上的物质。
5.4.4.2 测定其中一个悬浮液的表观粘度和滤失量。
5.4.4.3 分别在其余四个悬浮液中加入不同量的LV-CMC(称准至0.01g),使它们的滤失量在5-15ml之间,高速搅拌20min,其间至少应中断两次以刮下粘附在杯壁上的物质。
5.4.4.4 试样在室温下密闭容器中养护24h,高速搅拌5min,测定25±0.5oC时的表观粘度,室温下的滤失量。
5.4.4.5 在直角坐标纸上作悬浮液的滤失量对LV-CMC浓度及表观粘度对LV-CMC浓度的关系图。画出两条圆滑曲线,确定滤失量为10.0ml时LV-CMC的浓度(准确至0.1g/l)及其表观粘度(准确至0.5mPa·s)。
5.4.5 低粘羧甲基纤维素钠盐(LV-CMC)饱和氯化钠盐水试验
      将氯化钠盐水换为饱和氯化钠盐水后,按5.4.4.1至5.4.4.5条步骤进行。
5.4.6 中粘羧甲基纤维素钠盐(MV-CMC)蒸馏水试验
5.4.6.1 分别在三个盛有350ml蒸馏水的样品杯中加入1.00g碳酸氢钠和35.00g评价土,高速搅拌20min。其间至少应中断两次以刮下粘附在杯壁上的物质。
5.4.6.2 测定一个悬浮液在25±3oC时的表观粘度室温下的滤失量和pH值。
5.4.6.3 分别在其余两个悬浮液中加入表2中规定的MV-CMC量(称准至0.01g),高速搅拌20min,其间至少应中断两次以刮下粘附在杯壁上的物质。
5.4.6.4 试样在室温下密闭容器中养护24h后,高速搅拌5min,在25±0.5oC下测定其表观粘度,室温下测定滤失量。
5.4.6.5 将测定的两个样品的表现粘度和滤失量分别球其算术平均值。
5.4.7 中粘羧甲基纤维素钠盐(MV-CMC)盐水试验
      将蒸馏水换成盐水后,按5.4.6.1至5.4.6.5条步骤进行。
5.4.8 中粘羧甲基纤维素钠盐(MV-CMC)饱和氯化钠盐水试验
      将蒸馏水换成饱和氯化钠盐水后,按5.4.6.1至5.4.6.5条步骤进行。
6   检测规则
6.1 Na-CMC的取样,应用取样器根据堆码高度、形状和数量,在每一面上、中、下三个不同部位布置取样点,每批不得少于15个,在每个取样点取200g样品,合并作为试样。
6.2 采集的试样经充分混合,用四分法缩分,取其中两份500g,分别装入洁净、干燥的密闭容器中,贴上标签。标签上应填写取样日期、取样人、生产厂名及出厂批号。一瓶送叫检测,其试验报告格式见附录A 、B、C,一瓶留待复检。
6.3 取样和验收检验工作应在供需双方鉴定的合同规定期完成,当产品不符合表1、表2的规定时,需方应在合同规定期限内向供方提出报告,并说明拒收理由。
6.4供需双方发生质量异议需要仲裁,应按国家标准局国标发[1985]035号《全国产品质量仲裁检测暂行办法》的规定仲裁,仲裁时应按照本规定的检验方法进行仲裁。
7 包装、标志及质量检验单
7.1 包装
7.1.1 CMC的包装袋应具有足够的强度,最少应有两层,外层为三合一复合包装,内层为薄膜袋,以达到防潮和不被破损的要求。
7.1.2 包装袋的内外层封口应分别单独捆扎。
7.1.3 每袋净重25Kg,允许误差为±2%,但在每批产品中任意抽检40袋,其平均应不少于25Kg。
7.2 标志
7.2.1 包装袋上应印有粗体醒目的标志:“高粘羧甲基纤维素钠盐”(亦可用HV-CMC)或中粘羧甲基纤维素钠盐(亦可用MV-CMC)或“低粘羧甲基纤维素钠盐”(亦可用LV-CMC)字样,袋下方应印有生产厂家、出厂批号。
7.2.2 生产厂的商标和每袋净重量应分别印在外层的中部和下方。
7.3.1 每批产品应附该产品的质量检验单,其格式见附录D、E、F。
7.3.2 每批产品运往需方时如无产品质量检验单,需方可拒收和拒付贷款,并按合同追究经济责任。