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ICS75.020E13备案号：中国石油化工集团公司企业标准Q/SHQ/SH0048—2007钻井液用聚丙烯酰胺钾盐技术要求2007-03-01发布2007-03-01实施中国石油化工集团公司发布Q/SH0048—2007I前言本标准由中国石油化工股份有限公司科技开发部提出并归口。本标准起草单位：中原石油勘探局钻井工程技术研究院。本标准主要起草人：周亚贤、杨小华、李旭东、张滨。Q/SH0048—20071钻井液用聚丙烯酰胺钾盐技术要求1范围本标准规定了钻井液用聚丙烯酰胺钾盐的技术指标、试验方法、检验规则、包装、标志、质量检验单及使用说明书。本标准适用于钻井液用水解、共聚聚丙烯酰胺钾盐（KPAM）的准入、采购、质量监督检验、入库验收和性能评价。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T603化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备GB/T1632聚合物稀溶液粘数和特性粘数测定GB/T6678—2003化工产品采样总则SY/T5677钻井液用滤纸3要求钻井液用聚丙烯酰胺钾盐应符合表1中规定的技术指标。表1技术指标项目指标pH值8.0～10.0纯度，%≥80.0钾含量，%11.0～16.0氯离子含量，%≤1.0水分，%（质量分数）≤10.0水解度，%27.0～35.0特性粘数，100mL/g≥6.0外观白色或淡黄色自由流动粉末细度（筛孔0.90mm筛余），%≤10.04试验方法4.1仪器设备和试剂仪器设备包括：a）标准筛：筛孔为0.9mm；b）超级恒温水浴：控温灵敏度±0.1℃；c）乌氏粘度计：毛细管直径0.55mm～0.57mm；d）玻璃砂心漏斗：500mL；e）马弗炉：最高温度1000℃，控温灵敏度±10℃；Q/SH0048—20072f）干燥箱：控温精度±2℃；g）六速旋转粘度计：ZNN-D6型或同类产品；h）分析天平：分度值0.001g；i）分析天平：分度值0.0001g；j）称量瓶：50mm×30mm；k）抽滤瓶：500mL；l）磁力搅拌器；m）精密pH试纸：色阶间隔0.2；n）滤纸：定性、中速，φ9cm且符合SY/T5677的规定。4.2试剂和材料4.2.1试剂和材料包括：a）无水乙醇；b）氯化钠；c）双氧水；d）氢氧化铝粉末；e）甲醛溶液；f）硝酸钠；g）铬酸钾指示液（50g/L）：称取5g铬酸钾，溶于100mL蒸馏水中；h）硝酸银标准溶液（0.1mol/L）：称取硝酸银17g（称准至0.0001g），溶于1000mL棕色容量瓶中，稀释至刻度；i）0.01mol/L硝酸银标准溶液标定；j）盐酸标准溶液：0.1mol/L，按GB/T603配制；k）氢氧化钠溶液（20%）：称取20g氢氧化钠溶于100mL的蒸馏水中；l）氯化钾标准溶液：称取经450℃灼烧的优级纯氯化钾4.8g(称准至0.0001g)，溶于1000mL容量瓶中，稀释至刻度；m）四苯硼钠溶液：称取20g四苯硼钠试剂溶于800mL蒸馏水中，加入20g氢氧化铝粉末搅拌10min，滤去沉淀物至溶液清亮为止，将此溶液转移至1000mL容量瓶中，加入2mL20%氢氧化钠溶液，稀释至刻度（此溶液保存于聚乙烯塑料瓶中）；n）十六烷基三甲基溴化铵溶液：称取十六烷基三甲基溴化铵试剂12.5g(称准至0.001g)，溶于500mL蒸馏水中，加100mL无水乙醇，充分搅拌后，将溶液转移至1000mL容量瓶中，稀释至刻度；o）四苯硼钠对钾离子滴定度的标定；p）酚酞指示剂：称取1g酚酞指示剂溶于100mL无水乙醇中；q）达旦黄指示剂：称取0.08g达旦黄指示剂溶于100mL蒸馏水中；r）甲基橙指示剂：称取0.1g甲基橙指示剂溶于100mL蒸馏水中；s）靛蓝二磺酸钠指示剂：称取0.25g靛蓝二磺酸钠指示剂溶于100mL蒸馏水中；t）蒸馏水：符合三级水的要求。4.2.20.01mol/L硝酸银标准溶液的标定称取在500℃干燥后的氯化钠0.12g～0.14g（称准至0.0001g），置于三角瓶中，加50mL水使之溶解，加铬酸钾溶液（50g/L）1mL，在充分摇动下，用硝酸银标准溶液滴定至开始有砖红色沉淀出现即为终点。平行做2份，硝酸银标准溶液的浓度按式（1）计算。11.170×=vmc………………………………………（1）式中：Q/SH0048—20073c——硝酸银标准溶液的浓度，单位为摩尔每升（moL/L）；m0——称取氯化钠的质量，单位为克（g）；v——滴定中消耗硝酸银标准溶液的体积，单位为毫升（mL）；17.11——系数。4.2.3四苯硼钠对钾离子滴定度的标定4.2.3.1用移液管吸取氯化钾标准溶液10mL于100mL容量瓶中，加20mL四苯硼钠溶液、2mL20%氢氧化钠溶液、5mL36%甲醛溶液，稀释至刻度，放置15min过滤。用移液管吸取上述滤液50mL于三角瓶中，加7～8滴达旦黄指示剂，用十六烷基三甲基溴化铵溶液滴定至溶液由黄变粉红色即可。记下消耗十六烷基三甲基溴化铵的毫升数V1；4.2.3.2用移液管吸取四苯硼钠溶液5mL于三角瓶中，加2mL20%氢氧化钠溶液、5mL36%甲醛溶液，放置2min，加7～8滴达旦黄指示剂，用十六烷基三甲基溴化铵溶液滴定至溶液由黄变粉红色即可。记下消耗十六烷基三甲基溴化铵的毫升数V0。四苯硼钠对钾离子滴定度按式（2）计算。1000)]/52(20[55.74/1.391001kcl×××−××=VVmT……………………………（2）式中：T——四苯硼钠对钾离子滴定度，单位为克每毫升（g/mL）；10——移取氯化钾标准溶液的量，单位为毫升（mL）；mkcl——称取氯化钾的质量，单位为克（g）；39.1——钾离子的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol）；74.55——氯化钾的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol）；20——移取四苯硼钠溶液的量，单位为毫升（mL）；V1——标准氯化钾溶液消耗十六烷基三甲基溴化铵溶液的量，单位为毫升（mL）；5——移取四苯硼钠溶液的量，单位为毫升（mL）；V0——四苯硼钠消耗十六烷基三甲基溴化铵的毫升数，单位为毫升（mL）。4.3试验程序4.3.1外观在自然光下目测。4.3.2水分用已知质量的称量瓶称取试样5g（称准至0.001g），置于105℃±2℃的干燥箱中，开盖干燥4h后，取出放在干燥器中冷却30min，称其质量，水分按式（3）计算。1001232×−−=mmmmW………………………………………（3）式中：W——水分，%；m2——试样和称量瓶质量，单位为克（g）；m3——干燥后试样和称量瓶质量，单位为克（g）；m1——称量瓶质量，单位为克（g）。4.3.3pH值称取0.3g试样置于50mL的烧杯中，加入30mL蒸馏水，在室温下用磁力搅拌器搅拌溶解2h。用精密pH试纸测溶液的pH值。4.3.4细度Q/SH0048—20074称取试样50g（称准至0.01g），放在孔径为0.90mm的标准筛中，立即用手摇动，拍击标准筛直至试样不再漏下为止，称筛余物的质量，细度按式（4）计算。10045×=mmF………………………………………（4）式中：F——细度，%；m5——筛余物质量，单位为克（g）；m4——试样质量，单位为克（g）。4.3.5纯度称取试样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)，用玻璃棒慢慢搅动，使聚合物沉2h～3h，用已于105℃±2℃下烘干恒质的滤纸过滤，然后用质量分数为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中，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（5）计算。1006768×−−=mmmmX………………………………………（5）式中：X——纯度，%；m8——干燥后试样、称量瓶及滤纸的总质量，单位为克（g）；m6——称量瓶、滤纸的总质量，单位为克（g）；m7——洗涤前试样、称量瓶及滤纸的总质量，单位为克（g）。4.3.6水解度称取0.04g（称准至0.0001g）经105℃±2℃干燥4h的试样于250mL干净、清洁的锥形瓶中，加入约100mL水，在磁力搅拌器上搅拌溶解约30min。加入1滴酚酞指示剂，若显红色，用盐酸标准溶液滴定至红色刚消失（不计盐酸用量）；若不显红色，说明无残留碱，可直接加入甲基橙和靛蓝二黄酸钠指示剂各1滴，溶液呈黄绿色，用盐酸标准溶液滴定至黄绿色变为灰色即为滴定终点。记下消耗盐酸标准溶液的毫升数V2，水解度按式（6）计算。1003910007121921×××−×××=VcmVcA…………………………（6）式中：A——水解度，%；c1——盐酸标准溶液的浓度，单位为摩尔每升（mol/L）；V2——滴定样品所消耗盐酸的量，单位为毫升（mL）；71——丙烯酰胺单链节的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol）；m9——称取试样的质量，单位为克（g）；39——钾离子的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol）。4.3.7氯离子含量称取经105℃±2℃干燥4h的试样1g（称准至0.0001g），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1h～2h，用滤纸过滤，然后用质量分数为80%的乙醇溶液30mL分三次洗涤滤纸表面，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V3，氯离子含量按式（7）计算。Q/SH0048—2007510044.351000103××××=mVcL………………………………（7）式中：L——氯离子的含量，%；c——硝酸银标准溶液的浓度，单位为摩尔每升（mol/L）；V3——滴定中消耗硝酸银标准溶液的体积，单位为毫升（mL）；m10——称取试样的质量，单位为克（g）；35.44——系数。4.3.8钾含量称取已在105℃±2℃下烘干4h的试样0.2g（称准至0.0001g）于已烘干的瓷坩埚中，在600℃马弗炉中灰化，待样品灰化完全后，冷却，加数滴盐酸酸化，加蒸馏水溶解，转入100mL容量瓶中，加入20mL四苯硼钠溶液、2mL20%氢氧化钠、5mL36%甲醛溶液，稀释至刻度，摇匀放置15min，过滤。取滤液50mL于三角瓶中，加7～8滴达旦黄指示剂，用十六烷基三甲基溴化铵溶液滴定至溶液由黄变粉红色即可。记下消耗十六烷基三甲基溴化铵的毫升数V4。钾含量按式（8）计算。100)/5220(1104×××−×=mVVTH………………………（8）式中：H——钾含量，%；T——滴定度；20——移取四苯硼钠的毫升数，单位为毫升（mL）；V4——试样消耗十六烷基三甲基溴化铵的毫升数，单位为毫升（mL）；5——移取四苯硼钠的毫升数，单位为毫升（mL）；V0——四苯硼钠消耗十六烷基三甲基溴化铵的毫升数（按4.2o）得出），单位为毫升（mL）；m11——样品的质量，单位为克（g）。4.3.9特性粘数按照GB/T1632中测定粘度的步骤，用1mol/L的硝酸钠溶液洗涤乌氏粘度计三次，装入约20mL浓度为1mol/L的硝酸钠溶液，将乌氏粘度计垂直安装于30℃±0.2℃的恒温水浴中，恒温15min后测定硝酸钠溶液流经乌氏粘度计a，b刻度线的时间t0，重复三次，每次误差不得超过0.2s，取其平均值。称取试样0.1g（称准至0.0001g）于150mL烧杯中，加适量无水乙醇润湿，加入约80mL蒸馏水，在电磁搅拌器上搅拌溶解，当完全溶解后，加入21.25g（称准至0.001g）硝酸钠试剂溶解，转移至250mL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。用样品试液抽洗干燥，洁净的G2型玻璃砂心漏斗三次，再将样品试液全部过滤。用过滤后的试液洗涤乌氏粘度计三次，再加入约20