Способ определения содержания воды в буровом растворе на углеводородной основе

/О ЕН ИДЕТЕЛ ЬСТВУ ТОР ах ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения(56) Казьмин А,ВЛогинов Ю,ФРадковец Н,Л., Вайцель Э,Д. Методика экспресс-анализа компонентного состава ИЭР; Тезисы докладов 1-й Зональной конференции "Аналитическая химия Сибири", Тюмень, 1982, с.176.ГОСТ 2477-65: Нефть и нефтепродукты, метод определения содержания воды,Изобретение относится к способам определения воды в буровых растворах на углеводородной основе (РУО) и может быть использовано в геологии. нефтяной и газовой промышленности,Известен способ определения содержания воды в инвертно-эмульсионном растворе, в основу которого положено измерение объема водорода, выделяющегося при взаимодействии гидрида кальция с водой (по реакции; СаН 2+2 Н 2 О=Са(ОН)2+2 Н 2),Известен метод определения содержа.ния воды отгонкой с органическим растворителем, включающий введение в испытуемый раствор растворителя, не смешивающегося с водой, перемешиванием полученной смеси до гомогенного состояния с последующим отделением воды и определением ее объема, Для его осуществления применяют аппарат для количественного определения содержания во(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕ НИЯ ВОДЫ В БУРОВОМ РАСТВОР УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ(57) Способ определения содержания воды в буровом растворе на углеводородной основе осуществляют следующим образом; в буровой раствор вводят растворитель, не смешивающийся с водой, полученную смесь перемешивают до гомогенного состояния с последующим отделением воды и измерением ее объема. В качестве растворителя используют бензин и трифтортрихлорэтан в количестве 1-2 и 1-3 объемов соответственно к объему бурового раствора. 5 табл. ды в нефтяных, пищевых и других продуктпо ГОСТ 1594-69 (из стекла),Недостатками известного способа являются сложность и длительность его осуществления из-за необходимости тщательной,Ц и продолжительной подготовки аппарата фь. перед каждым определением при его хруп- ( ) кости и ненадежности, требующих непре-рывного наблюдения во избежание пожараО или взрыва, недостаточная точность определения из-за наличия субъективной погрешности измерения (подготовки посуды, предупреждение попадания влаги из окружающего воздуха в холодильнике и приемник, точность отсчета), в значительной степени зависящей от квалификации лаборанта, и наличия систематической погрешности за счет проникновения постороннейвлаги.Цель изба, повыше обретения - упрощение спосоние его точности при одновременном сокращении времени проведения способа.Согласно предлагаемому способу, включающему введение в испытуемый раствор растворителя, не смешивающегося с водой, перемешивание полученной смеси до гомогенного состояния с последующим отделением воды и определением ее объема, в качестве растворителя используют бензин и трифтортрихлорэтан в количестве соответственно 1-2 объема и 1-3 объема к одному объему бурового раствора.Предлагаемый способ простот в исполнении, также проста используемая аппаратура. Кроме того, повышается точность определения до трех раз, что позволяет определять содержание такого количества воды, которое по применяемому в настоящее время методу определить невозможно, сокращается время определения с 4 ч до 20 мин, исключено применение электроэнергии, поэтому устранена пожарная опасность, возможно применять способ в полевых условиях.Разработанный способ определения количественного содержания воды в растворах на углеводородной основе (РУО) относится к прямым физическим методам и основан на физико-химическом взаимодействии между растворителем, РУО и водой.РУО представляет собой эмульсию темного цвета, в которой внешней средой является нефть или нефтепродукты, а вода диспергирована в виде тончайших глобул и равномерно распределена,Бензин - смесь углеводородов различного строения; бесцветная жидкость с пределами кипения 30-205 С, плотность 700-780 кг/м, Бензин применяется как расзтворитель жиров, смол, каучука и т.д. Предельная допустимая концентрация в воздухе паров бензина - растворителя 300 мг/м .Трифтортрихлорэтан (техническое название фреон) имеет химическую формулу С 2 РЗС, (хладон 113) Фреон- бесцветная жидкость, ткип 47,6 ОС 1 пл минус 35 С, ткритич 214 С, обладает большой плотностью (1580 кг/м при 20 С), не горюч, не взрывоопасен (с самовоспламенения 700 С), безвреден (ПДК 5000 мг/м), не реагирует с большинством химических веществ, включая кислоты, обладает неограниченной взаимной растворимостью с нефтями и всеми продуктами, производными нефти, растворимость воды во фреоне 0,0086%, фреонпрактически нерастворим в воде, поверхностное натяжение 19,6 дин/см.Способ осуществляют следующим образом. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Отмеренную пробу испытуемого, хорошо перемешанного бурового раствора (РУО) помещают в делительную воронку с притертой пробкой, изготовленную из полиметилметакрилата (оргстекла), который обладает гидрофобными свойствами и хорошо противостоит действию бензина. К пробе прибавляют бензин в соотношении от 1:1 до 1:2 в объемном отношении, содержимое тщательно перемешивают, происходит разбавление испытуемого бурового раствора. Затем к полученному раствору добавляют фреонпри соблюдении соотношения испытуемый раствор:бензин;фреонот 1;1;1 до 1;2;3, Перемешивают компоненты в течение 3 мин обычным встряхиванием, прижимая пробку (до гомогенного состояния). Плотность получившейся смеси составляет не менее 1,1 г/см, Прибавлениезфреонак разбавленному бензином РУО способствует разрушению стойкой эмульсии воды в нефтепродукте и полному отделению воды из нее, Для отделения воды воронку оставляют в покое на штативе в течение 10 мин (отстаивание). После отделения воды, которая образует однородный слой с горизонтальной поверхностью раздела, нижний(безводный) слой, имеющий темную окраску, сливают в колбу, а воду - в мерный цилиндр из оргстекла (полиметилметакрилата) с ценой деления 0,01-0,02 мл и отмечают объем отделившейся воды, Содержание воды в процентах вычисляют по формулеЧбСн 2 о = - 100%.Экспериментально установлена зависимость определения содержания воды в РУО от продолжительности перемешивания и отстаивания, от соотношения компонентов смеси, от материала используемой для определения посуды, для этого использовались РУО, содержание воды в которых известно,Данные экспериментов представлены в табл.1-4.Оптимальным временем перемешивания смеси РУО и бензина с фреономявляется 3 мин (см, табл,1), а оптимальным временем отстаивания смеси РУО, бензина и фреона- 10 мин (см, табл,2); при уменьшении времени (отстаивания, перемешивания) положительный результат не достигается, увеличение же продолжительности перемешивания свыше 3 мин и отстаивания свыше 10 мин не улучшает результат и не сокращает время проведения способа.Оптимальным соотношением РУО:бензин:фреонявляется предел от 1:1:1 до45 55 1:2:3, обеспечивающий максимальную точность определения (см, табл.3), т,е. бензин используешься в количестве 1-2 объема, а фреон- в количестве 1-3 объема к одному объему бурового раствора (РУО),Точность определения содержания воды в РУО повышена также применением при определении посуды из оргстекла (полиметилметакрилата) - материала, обладающего гидрофобными свойствами и позволяющего исключить систематическую погрешность измерения, вызываемую адсорбцией части воды на стенках стеклянной посуды (см, табл.4), Как показывают данные табл,4, точность определения повышается в 2 раза при заданном содержании воды в РУО 0,8 и в 1,32 раза - при 4, т.е. чем ниже содержание воды, тем выше точность ее определения при использовании посуды из оргстекла, Оргстекла или полиметилметакрилат - синтетический полимер; мономер метилметакрилат имеет формулуснзСН 2 = С - СООСНз, Это твердое бесцветное вещество, обладающее светопрозрачностью более 91 о , Имеет высокие физико-механические характеристики: хорошо обрабатывается режущим инструментом, легко полируется, склеивается и сваривается. Полиметилметакрилат растворяется в метилметакрилате, ацетоне, дихлорэтане, бензоле и др. Хорошо противостоит действию воды, щелочей, водных растворов неорганических кислот, бензина и масел; слегка изменяет свойства под действием концентрированных серной, азотной, хромовой и разбавленной фтористоводородной кислот,Сравнение предлагаемого и известного способов в отношении точности определения содержания воды в растворах на углеводородной основе проведено экспериментально с растворами (РУО), в которых задавали навеску воды и определяли содержание воды предлагаемым способом и известным (см, табл.5). Данные таблицы 5 свидетельствуют о том, что абсолютная погрешность по предлагаемому способу в 1,1- 3 раза меньше, чем по известному, при этом уменьшение погрешности наблюдается при минимальных концентрациях влаги в растворах на углеводородной основе.П р и м е р 1. Брали пробу бурового раствора на углеводородной основе в количестве ЧУ=25 мл с заданным содержанием воды 0,5 мл, помещали в делительную воронку с притертой пробкой (оргстекла). К пробе приливали 25 мл бензина, Содержи 5 10 15 20 25 30 35 40 мое тщательно перемешивали обычным способом, К полученному раствору (разбавленному бензином РУО) добавляли 25 мл фреона(соотношение 1:1:1) и перемешивали в течение 3 мин встряхиванием, после чего воронку закрепляли на штативе и оставляли в покое в течение 10 мин для отстаивания. После отделения воды нижний темный безводный слой сливали в колбу, а воду - в мерный цилиндр (из оргстекла) с ценой деления 0,01-0,02 мл, отмечали объем отделившейся воды Ч=0,49 мл. Содержание воды в процентах вычисляли по формуле СН 2 = -100% СН 20=1,96 о ,Чв,В последующих примерах выполняли те же операции, но брали другое количество бензина и фреона,П р и м е р 2, Брали РУО 25 мл, бензин 50 ил, фреон25 мл (соотношение 1:2:1), Объем отделившейся воды составил 0,49 мл, С Н 20=1,96.П р и м е р 3. Брали РУО 25 мл, бензин 50 мл, фреон50 мл (соотношение 1:2:2), Объем отделившейся воды составил 0,49 мл. СН 20=1,96 ,П р и м е р 4, Брали РУО 25 мл, бензин 25 мл, фреон75 мл (соотношение 1;1:3). Объем отделившейся воды составил 0,48 мл. СН 20=1,92 .П р и м е р 5. Брали РУО 25 мл, бензин 50 мл, фреон75 мл (соотношение 1:2;3), Объем отделившейся воды составил 0,49 мл, СН 20=1,96 .Как видно из примеров 1-5 полученные результаты сходны, что подчеркивает точность способа,Затраты времени на одну пробу составляют 20 мин, что в 12 раз меньше, чем по известному способу. Формула изобретения Способ определения содержания воды в буровом растворе на углеводородной основе, включающий введение в буровой раствор растворителя, не смешивающегося с водой, перемешивание полученной смеси до гомогенного сосгояния с последующим отделением воды и определением ее объема, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа, повышения его точности при одновременном сокращении времени его проведения, в качестве растворителя, не смешивающегося с водой, используют бензин и трифтортрихлорэтан в количестве соответственно 1-2 объема и 1-3 объема от объема бурового раствора.8Табл и ца 1 1740398 Зависимость точности определения содержания воды в РУО отпродолжительности перемешивания смеси РУО ибензина с фреоном 113 Содержание воды Состав Продолжительность перемешивания, мин Измеренное Заданное ФреонРУО Бензин мл РУО:бензин;фреон1;1;1 соотношении объемов При РУО:бензин:фреон1;2;3 соотношении объемов При Табли ца 2Заьисимость точности определения содержания воды в РУОот продолжительности отстаивания смеси РУО, бензина ифреонаСодержание воды Состав,Продолжи- тельность/Измеренное мл о ФреонЗаданное Бензин Р О отстаивания МИН мл Оо РУО:бензин;фреон 1:1:1 соотношении объемов При 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 РУО:бензин;фреон1;2:3 соотношении объемов75 57575 775 875 975 1 О75 1175 12 При 25 50 25 50 25 50 25 50 25 50 25 50 25 50 25 50 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 50 50 50 50 50 25 25 25 25 25 25 75 15 75 75 75 75 25 25 25 25 25, 25 25 25 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 1,0 1,5 3,0 4,0 5,0 5 б 7 8 9 10 11 12 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Оф 1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,080 0,085 0,096 0,098 0,098 0,086 0,092 0,097 0,099 0,099 0,099 0,065 0,069 0,075 0,086 0,093 0,098 0,098 0 099 0,071 0,077 0,085 0,093 0,098 0 099 0,099 0,099 0,320 0,340 0,384 0,392 0,392 0,392 0,344 0,368 0,388 0,396 0,396 0,396 0,260 0,276 0,300 0,344 0,372 0,382 0,382 0,396 0,284 0,308 0,340 0,372 0,382 0,396 0,396 0,3961740398 10 таблица Состав Содержание воды Соотношение Заданное мл Измеренное РУО Бензин фреонРУО Бензин фреон 113 0,8 , 0,8 .25 0,1 0,5 1,0 5,0 0,4 2,0 4,0 20,0 0,4 2,0 4,0 20,0 20 20 0,0960,470,954,94 25 О, 0,5 1,0 5,0 50 1 2 25 25 0,1 0,5 1,0 5,о 1 2 50 0,1 0,5 1,0 5,С 2 с 25 75 0,1 0,5 5,0 г 2 25 50 0,1 0,5 1,0 0,0990,49О,Э 94,990,0960,470,954,93 1 22 32 25 80 3 О 0,1 0,5 1,0 Э,С Табл ица 4 Сравнительные данные по определению содержания воды в РУО при использовании посуды из стекла и полиметилметакрилата55 Зависимость точности определения содержания воды в РУО от соотношения РУО: бензин;фреон при продолжительности перемешивания смеси РУО и бензина с фреоном"113 3 мин и отстаивания смеси 1 О мин 0,44,020,00,42,04,020,00,42,04,020,00,42,04,020,00,44,О20,0 О, 0980,490,994,980,09о,4 Э0,994,980,0980,490,984,970,0980,48О,Э 74,98 0,3841,883 8019,760,3921,963,9619920,361,963,9619,92 0,3921,9619,88Ог 3921,923,8819,920,3961,963,9619,960,3841,883,8019,721740398 аблица 5 Сравнительные данные по определению содержания воды а РУОпредлагаемым и известным способами Известный сносб поГОСТ 2477-65) Заданное содержание воды Предлагаемый способ жание воды Состав,Состав, мл Содер Содержание воды мл мл РУОБензин фреон 1 113 РУО Толуол(ксилол) мл мл 0,06 0,15 0,21 0,32 0,43 0,08 О, 17 0,26 0,36 0,45 .0,97 2,95 009 0,99 2,97 4.98 20 20 20 20 20 0,12 0,48 0,72 1,16 1,56 25 25 25 20 20 20 20 20 20 20 20 25 25 25 25 25 25 2525 5 25 25 25 25 0,03 0,12 0,18 0,29 0,39 25 25 25 25 25 5 25 25 0,12 0,52 0,76 1,24 1,36 3,24 11,00 18,52 0,24 1,52 3,24 11,0 18,52 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 2. 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 25 25 25 25 25 25 25 25 25 2" 25 25 75 75 75 75 75 100 100 100 100 100 25 25 25 25 25 45 50 Составитель Е,Петриаш вилиТехред М.Моргентал Корректор О,Ципле Редактор Т.Лазаренко Заказ 2050 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 0,1 0,40,2 0,80,3 1,20,4 1,60,5 2,00,1 0,40,2 0,803 1,20,4 1,60,5 2,01,0 4,030 12,05,0 20,00,1 0,40,5 2,01,0 4;03,0 12,05,0 20,00,1 0,40,3 1,20,4 1,60,5 2,01,0 4,02,0 8,03,0 12.04,0 16,05.0 20,00,1 0,40,2 0,80,3 1,20,4 160,5 2,0О, 0,40,2 0,803 1,204 1,6 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 2 г 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 20 20 25 2 г 25 25 25 25 25 25 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 75 75 75 75 100 100 100 100 100 0,09 0,19 0,28 0,38 048 0,98 1,96 2,95 3,94 4,94 0 09 0,28 0,37 0,47 0,08 О, 17 0,26 0,37 0,46 0,24 0,60 о,84 128 172 0,32 0,68 1,04 144 1,80 3,88 11,80 19,72 0,36 1,95 3,96 11,88 19,92 0,36 0,76 1,12 1,52 1,92 392 7,84 11,80 1576 19,76 0,36 0,72 1,12 1,48 186 0,32 0,68 1,04 1,48 1,84 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 50 50 50 50 50 50 50 50 550 75 75 75 75 75 100 100 100 100 100 0,03 0,13 0,19 0,31 0,34 0,81 4.63 0,06 0,38 0,8 2,75 4,63 0,03 0,14 0,23 0,35 0,37 0,83 1,71 2,58 4 53 0,03 0,14 0,24 0,35 0,37 0,03 0,14 0,23 0,35 )1,37 О, 12 0,56 0,921,40 1,48 3,32 6,84 10,32 14,72 8,12 0,12 0,56 0,96 1,40 1,48 0,12 0.56 0,92 1,40 1,487