第八章水基钻井液滤液化学分析一、氯离子含量的测定钻遇岩盐层或盐水层时，NaCl等无机盐会进入钻井液造成污染，使其性能变坏，因此需要检测钻井液滤液中Cl-浓度。
检测方法，取1毫升钻井液滤液，用0.0282M 标准AgNO3溶液滴定，指示剂为K2CrO4，当试样中出现橘红色Ag2CrO4沉淀时为终点。
1、仪器和试剂（1）硝酸银溶液 : 浓度为0.0282N和0.2820N ；（2）铬酸钾溶液 : 5g/100 ml水；（3）硫酸或硝酸溶液: 0.02N 标准溶液；（4）酚酞指示剂：将1g酚酞溶于100 ml浓度为50%的酒精水溶液中配制而成；（5）沉淀碳酸钙：化学纯；（6）蒸馏水；（7）带刻度的移液管: 1 ml和10 ml的各一支；（8）锥形瓶: 100-150 ml，白色。
（9）搅拌棒。
2、测定步骤（1）取1ml或几ml滤液于滴定瓶中，加2～3滴酚酞溶液。
如果显示粉红色，则边搅拌边用移液管逐滴加入酸，直至粉红色消失。
如果滤液的颜色较深，则先加入2 ml 0.2N硫酸或硝酸并搅拌，然后再加入1g碳酸钙并搅拌。
（现场实际操作中此步意义不大，粗略测定情况下此步可省略）（2）加入25-50 ml蒸馏水和5-10滴铬酸钾指示剂。
在不断搅拌下，用滴定管或移液管逐滴加入硝酸银标准溶液，直至颜色由黄色变为橙红色并能保持30s为止。
记录达到终点所消耗的硝酸银的ml数。
如果硝酸银溶液用量超过10ml，则取少一些滤液进行重复测定。
如果滤液中的氯离子浓度超过1000mg/l，应使用0.2820N的浓度的硝酸银溶液。
3、计算AgNO3 + CL-→ AgCL↓ + NO3-如果取样1ml滤液，用0.282N当量浓度的AgNO3的标准溶液滴定，0.282N当量浓度的AgNO3摩尔浓度为0.282 mol/L，硝酸银和氯离子反应的关系是1：1，假如滴定时消耗Xml的硝酸银，就消耗了0.282*X mol的硝酸银，就说明有0.282X mol的CL-，在把它转换成自量浓度mg/L，就成了0.282*X*35.45*1000mg/L。
（其中35.45为CL-的摩尔质量分数，1000为ml到L的换算系数）在实际操作中，我们不可能每次取样都是1ml，也不可能每次都用到浓度为0.0282N和0.2820N的AgNO3的硝酸银，那我们根据上式可以得出：硝酸银浓度（N或mol/L）*消耗硝酸银体积（ml）* 35450氯离子浓度Cl－(mg/l) =取样滤液体积（ml）若用ppm为单位表示氯离子浓度，则：氯离子浓度Cl－(ppm) = (氯离子浓度，mg/l) / (滤液密度g/ ml)式中，滤液密度可由Cl－(mg/l)浓度通过查表而得到，如果滤液的盐较复杂，不是单纯的NaCl，CaCl2或KCl等，则滤液密度难于从表中查到，只能实际测定。
对于淡水钻井液，由于滤液密度近似1g/ml，因此，用mg/l表示的氯离子浓度近似等于用ppm表示的数值。
注：取样时，由于淡水一般取10ml或20ml，CL-浓度超过50000mg/L的滤液取样0.2—0.5ml。
二、钙离子含量的测定当配浆水硬度大，钻水泥塞，或者钻遇石膏层、盐膏层都会引起钻井液中Ca2+、Mg2+浓度增大，使钻井液受到污染。
此时要测定Ca2+、Mg2+浓度。
测定方法，取1毫升滤液，用0.01M 的EDTA（乙二胺四乙酸二钠盐）标准溶液滴定，铬黑T做指示剂。
当指示剂颜色由酒红色变为蓝色反应到达终点。
1、仪器和试剂a.EDTA标准溶液: 0.01mol/l 的二水合乙二胺四乙酸二钠盐溶液， 1 ml=1000mg/l 的CaCO3或 1 ml= 400 mg/l 的Ca2+；b.氢氧化钠溶液 : 1Nc.钙指示剂 : 羟基萘酚蓝或Calver Ⅱ；d.冰醋酸 :e.滴定瓶 : 150 ml烧杯；f.带刻度移液管 : 1 ml一支和10 ml的二支；g.移液管 : 1 ml、2 ml和5 ml的各一支；h.加热板 :i.掩蔽剂 : 体积比为1:1:2的三乙醇胺、四乙烯基戊胺和水混合液(备用)；j.pH试纸 :k.次氯酸钠溶液 : 5.25%的次氯酸钠去离子水溶液(Clorox或相当的试剂)，要确保新鲜且不含次氯酸钙或草酸。
应测定其钙离子含量；l.蒸馏水或去离子水: 应测定其钙离子含量；m.量筒 : 50 ml。
2、测定步骤(1)取1.0 ml或更多一些试样于150 ml烧杯中。
如果试样颜色较深，可加入10 ml次氯酸钠溶液并混匀，再加入1 ml冰醋酸混匀，然后煮沸试样以除去氯气。
为了保持试样体积不减少，应适时补充蒸馏水或去离子水。
将pH试纸浸入到试样中，如果试纸不被漂白，表明氯气已被除净，否则要继续煮沸。
氯气除净后，冷却试样并用蒸馏水或去离子水冲洗烧杯内壁；(2)用蒸馏水或去离子水稀释试样至约50 ml，如果试样中存在可溶性铁，则滴加1 ml掩蔽剂。
加入10～15 mlNaOH溶液使试样pH值达到12～13；(3)加入适量的钙指示剂(0.1～0.2g)并混匀。
如果存在钙离子，试样将显示粉红色至酒红色。
指示剂加得太多时，终点将会不明显，可同时加入几滴甲基橙指示剂以改善终点的判断；(4)边搅拌边用EDTA溶液滴定至红色变成蓝色时，再继续加入EDTA溶液而不再有由红到蓝的颜色变化即为终点。
记录所用EDTA溶液的体积。
(5)计算 :40000×消耗EDTA溶液体积（ml）×EDTA溶液浓度钙离子含量Ca2+(mg/l) =试样体积 (ml)注意：如果所用的次氯酸钠溶液和蒸馏水中含有钙离子，测定结果应校正。
三、钻井液碱度与石灰含量的测定碱度是衡量钻井液酸碱性的另一种方法。
API规定用酚酞和甲基橙两种指示剂来评价钻井液及其滤液的碱性强弱。
酚酞指示剂在PH=8.3时，由红变为无色，能够使钻井液或滤液PH值降到8.3所需的酸量叫酚酞碱度。
钻井液的酚酞碱度用P m表示。
滤液的酚酞碱度用P f表示。
甲基橙指示剂在PH=4.3时由黄色转变为橙红色。
能使钻井液或滤液PH值降到4.3所需酸量叫甲基橙碱度。
钻井液的甲基橙碱度用M m表示，滤液的甲基橙碱度用M f表示。
API规定P m、P f、M f均以滴定1毫升样品，所需0.02N硫酸的毫升数来表示。
由测出的P m、P f、M f值计算出钻井液滤液中OH-、HCO3-、CO32-浓度。
这三种离子是引起钻井液呈碱性的根源。
1、仪器与试剂（1）硫酸溶液: 0.02N标准溶液；（2）酚酞指示剂溶液: 将1g酚酞溶于100 ml浓度为50%的酒精水溶液中配制而成；（3）甲基橙指示剂溶液: 将0.1g甲基橙溶于100 ml水中配制而成；（4）pH计；（5）滴定瓶: 100～150 ml，最好白色；（6）带刻度移液管: 1 ml和10 ml各一支；（7）搅拌棒。
2、测定步骤① 测定Pf和Mfa、用注射器或移液管取1 ml或更多一些滤液于滴定瓶中，加入2滴或更多一些酚酞指示剂溶液。
如果显示粉红色，则用移液管逐滴加入0.02N 的硫酸并不断搅拌，至粉红色恰好消失为止。
如果样品颜色较深不能判断颜色变化，则可用pH计测定试样的变化，当pH值降至8.3时即为滴定终点。
b、记录所消耗的0.02N硫酸溶液的体积(V1 ml)。
c、在上述试样中再加入2～3滴甲基橙指示剂溶液，用移液管逐滴加入0.02N硫酸溶液并不断搅拌，直到颜色从黄色变为粉红色为止(如果用pH计，则pH值降到4.3时即达到滴定终点)。
d、记录加入甲基橙指示剂后所滴加的0.02N硫酸溶液的体积(V2 ml)。
e、计算：滤液酚酞碱度Pf (ml) = V1/滤液试样体积(ml)滤液甲基橙碱度Mf (ml) = (V1 + V2)/滤液试样体积(ml)② 测定Pma、用注射器或移液管取1 ml或更多一些泥浆于滴定瓶中，加入25～50 ml蒸馏水，再加入4～5滴酚酞指示剂溶液。
边搅拌边用0.02N 的硫酸溶液迅速滴定到粉红色消失若用pH计测定试样的变化，则当pH值降至8.3时即为滴定终点。
b、记录所消耗的0.02N硫酸溶液的体积(V3 ml)。
c、计算:钻井液酚酞碱度Pm (ml) = V3/钻井液试样体积(ml)四、钾离子含量的测定钻井液中使用钾离子的目的是稳定页岩和抑制膨胀性粘土。
对于含氯化钾或其它钾盐的钻井液有时要求测定钻井液的钾离子含量，作为对补充钾盐的依据以便控制钻井液的性能。
根据钾离子的浓度范围不同，测定分为两种测定方法，即：（1）氯化钾浓度高于9.98kg/m3(或钾离子含量高于5000mg/L)时的测定；（2）氯化钾浓度低于9.98kg/m3(或钾离子含量低于5000mg/L)时的测定。
测定结果可以得出钾离子浓度，对于钻井液中只含有氯化钾时，可以计算出氯化钾含量。
1、氯化钾浓度高于9.98kg/m3(或钾离子含量高于5000mg/l)时的测定:（1）、仪器和试剂a.高氯酸钠溶液 : 150.0g NaClO4/ 100ml蒸馏水；b.氯化钾标准溶液: 14.0g氯化钾溶于去离子水或蒸馏水配成100 ml溶液；c.离心机 : 手摇或电动水平悬摆式，转速能达到1800rpm；d.离心试管 : 10 ml， Kolmer型， Corning #8360；e.移液管 : 0.5 ml， 1.5 ml，2.5 ml和3.0ml各一支；f.注射器或带刻度移液管: 10 ml；g.蒸馏水或去离子水。
（2）、标准曲线的绘制步骤(对不同类型的离心机必须分别绘制其标准曲线):a.用氯化钾标准溶液配制三种样品: 分别取0.5 ml，1.5 ml及2.5 ml氯化钾标准溶液于三支离心试管内(最后能得到3.5、10.5和17.5lb/bbl的溶液)；b.在离心管内，用蒸馏水将试样稀释至7 ml的刻度并搅匀；c.加入3 ml高氯酸钠标准溶液(不要搅拌)；d.在恒定转速(约为1800rpm)下离心一分钟并立即读出沉淀体积；e.用过的离心试管应立即清洗；f.在直角坐标纸上以沉淀物体积对氯化钾含量(lb/bbl)作图，绘制出标准曲线。
（3）、测定步骤a.参考下表取样置于离心管中；b.若滤液试样取样体积少于7 ml时，在离心试管内用蒸馏水稀释至7 ml并搅匀；c.加入3 ml高氯酸钠标准溶液(不要搅拌)，如果有K+存在，立即会出现沉淀；d.在恒定转速(约1800rpm)下离心一分钟，然后立即读取沉淀体积；e.再加入2-3滴高氯酸钠溶液于离心试管中，如果仍有沉淀生成，则证明没有测定出全部钾离子，应当再参考取样体积表将试样体积减小，并重复上述测定步骤，直至加入2-3滴高氯酸钠溶液后不再有沉淀生成，测定结果以这次为准；获得的氯化钾浓度超过18 lb/bbl，测定的准确度会变得越差，为了较准确的测定，g.可按表中规定的取样体积，另取一份较少体积的滤液试样重复测定一次。