钻井液用铁铬木质素磺酸盐

SY/T 5702-95

1 主题内容与适用范围

本标准规定了钻井液用铁铬木质素磺酸盐（其代号为FCLS）的技术要求、实验方法和检验规则。

本标准适用于钻井液用铁铬木质素磺酸盐。

2 引用标准

SY 5490 钻井液实验用钠膨润土

SY/T 5621 钻井液测试程序

3 技术要求

钻井液用铁铬木质素磺酸盐应符合表1和表2规定的性能指标。

表1 铁铬木质素磺酸盐理化性能指标

项目	指标
水分，%	≤8.5
水不溶物，%	≤2.5
硫酸钙，%	≤3.0
全铁，%	2.5～3.8
全铬，%	3.0～3.8
铬铬合度，%	≥75.0
细度（0.66筛余），%	≤3.0

表2 铁铬木质素磺酸盐钻井液性能指标

项目		淡水钻井液	盐水钻井液
常温实验	表观粘度，mPa·s	≤20	≤25
常温实验	降粘率，%	≥85	≥70
热稳定性实验	表观粘度，mPa·s	≤30	≤45
热稳定性实验	降粘率，%	≥65	≥55

4 实验方法

4.1仪器和器皿

高速搅拌器：GJ-1型或同类产品；

六速旋转粘度计：Fann-35A性或同类产品；

滚子加热炉；

天平：分度值0.1，0.0001g；

高温炉：最高温度950℃，控温灵敏度±10℃；

电热干燥箱：最高温度300℃，控温灵敏度±3℃；

真空泵；

电炉：1000W；

称量瓶：Ø50×30mm；

干燥器：Ø160，内装变色硅胶；

布氏漏斗：Ø70；

瓷坩埚：30mL；

标准筛：0.66m，Ø200。

4.2试剂和材料

重铬酸钾；

过硫酸铵；

硫酸亚铁铵；

硫酸锰；

硝酸银；

氢氧化钠；

氯化钠；

碳酸钠；

乙二胺四乙酸二钠；

盐酸；

硫酸；

磷酸；

三乙醇胺；

硫酸-磷酸混合酸溶液：将150mL浓硫酸缓缓加入700mL水中，冷却后再加入150mL浓磷酸，混匀；

氨性缓冲溶液：将20g氯化铵溶解于少量水中，加入100mL浓氨水用水稀释至1L；

铬黑T指示剂：称取0.5g铬黑T加入20mL三乙醇胺，加水稀释至100mL；

磺基水杨酸钠指示剂2g磺基水杨酸钠溶于100mL水中；

二苯胺磺酸钠指示剂：0.2g二苯胺磺酸钠溶于100mL水中；

强酸性阳离子交换树脂：强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，001×7（732）型；

钠膨润土：符合SY5490的规定；

评价土：OCMA评价土；

氯化钠：化学纯。

4.3 水分测定

4.3.1方法要点

测试试样在105±3℃下干燥1.5h后失去的质量。

4.3.2测定步骤

用已恒重的称量瓶，称取试样2~3g（称准至0.0001g），放入干燥箱中，在105±3℃下烘干1.5h，取出放入干燥器中，室温下冷却30min，称其质量。

4.3.3计算

按式（1）计算水分含量：

W=(m2-m3)/(m2-m1) × 100 ﹪ ……………………………(1)

式中：W---水分，﹪；

m1---称量瓶质量，g

m2---烘干前称量瓶和式样质量，g

m3---烘干后称量瓶和式样质量，g

4.4水不溶物测定

4.4.1 方法要点

测试试样中不溶于蒸馏水残渣含量。

4.4.2 测定步骤

称取试样2±0.5g（称准至0.0001g），放入烧杯中，加水150mL，然后边加热边搅拌使其充分溶解，并煮沸5min。稍冷用中速定性滤纸在不氏漏斗中抽滤。用热水洗涤残渣三次后，将残渣全部转移到滤纸上，用热水洗至滤液无木质素颜色为止。取出滤纸将残渣包好，放入已恒重的称量瓶中，在105±3℃的干燥箱中烘1.5h。取出放入干燥器中，室温下冷却30min，称其质量。

4.4.3计算

按式（2）计算水不溶物含量：

I= (m6-m5)/((m4 ×(1-W))…………………….(2)

式中：I---水不溶物，﹪；

m4---称取试样质量，g;

m5---称量瓶和滤纸质量，g;

m6---烘干后称量瓶和滤纸及残渣的质量，g。

注：滤纸质量应为一盒滤纸中任意5张滤纸润湿后，放入恒重的大称量瓶中在105±3℃下烘干1.5h的平均质量。

4.5 硫酸钙测定

4.5.1方法要点：灼烧除去木质素，过滤除去铬和大部分铁，残余少量铁用三乙醇胺掩蔽，在pH为10时，用EDTA测定钙并以硫酸钙形式表示。

4.5.2测定步骤：

用洁净干燥的坩埚称取试样1±0.2g（称取至0.0001g），在电炉上加热至不冒烟，然后转入高温炉中。加热至800℃，并保持40min，然后关闭电源，待温度降至300℃后取出。

待坩埚冷却后用蒸馏水溶解残渣，并转入烧杯中，未溶残渣用1+1盐酸10mL浸泡10min后连残渣一起转入烧杯中，用蒸馏水洗涤坩埚，洗涤液并入烧杯中（总体积不超过60mL），然后在电炉上煮沸5min，使其充分溶解。冷却后用4mol/L氢氧化钠调节溶液的pH为5~6。加热至50~60℃后，以快速定性滤纸趁热过滤，并用热水洗涤沉淀3~4次。用锥形瓶收集滤液和洗涤液。

在锥形瓶中加入1+1三乙醇胺5mL、氨性缓冲溶液10mL、5滴铬黑T指示剂，用0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色为终点。

4.5.3按式（3）计算硫酸钙含量：

Ca= c × v/(m 7×（1-W）) ×0.1362×100 --------------------(3)

式中：Ca---硫酸钙含量，﹪；

c ---EDTA标准溶液的浓度，mol/L；

v ---消耗EDTA标准溶液的体积，mL；

m7---称取试样的质量，g；

0.1362---每毫摩尔硫酸钙的质量，g。

4.6 全铁测定

4.6.1

方法要点：利用过硫酸铵的氧化作用使木质素脱色，并将三价铬氧化成六价铬。在酸性中消除钙离子的干扰，以EDTA测定三价铁。

4.6.2

称取试样5±0.5g（称准至0.0001g），加水溶解后，转入250mL容量瓶中，待泡沫消失后，稀释至刻度，充分摇匀作为试样溶液。

4.6.3测定步骤：

用移液管移取25mL试样溶液到250mL锥形瓶中，加水稀释至150mL，放入4~6粒玻璃珠，加过硫酸铵10g，煮沸5min，使溶液呈清黄色。

加入10%氯化钠溶液10mL，继续煮沸10~15min。稍冷后用4mol/L氢氧化钠调节溶液pH值，直到产生棕色沉淀后，再滴加2mol/L盐酸使沉淀恰好溶解（此时pH值为1.8~2.2）。

再加水至150mL后加入5滴2%磺基水杨酸钠指示剂，用0.02mol/L EDTA标准溶液滴定至黄色1）为终点。

注：1）终点黄色可用一份加入过量EDTA的测定终点作为参比终点颜色。

4.6.4按式（4）计算全铁含量：

Fe= c1×v1×10×0.05585/( m8×（1-W）)× 100 --------------------（4）

式中：Fe---全铁含量，%；

c1---EDTA标准溶液浓度，mol/L；

v1---消耗EDTA标准溶液的体积，mL；

m8---配制试样溶液的试样质量，g；

0.05585---每毫摩尔铁的质量，g。

4.7 全铬测定

4.7.1

方法要点：利用过硫酸铵的氧化作用使木质素脱色，并将三价铬氧化成六价铬。再用

亚铁测定铬含量。

4.7.2测定步骤

用移液管移取试样溶液25mL置于500mL锥形瓶中，加水170mL和8粒玻璃珠，加入1+1硫酸10mL，过硫酸铵2g，加热近沸。当溶液的木质素颜色褪去取下冷却至50℃以下，加入2%硝酸银溶液5mL，2%硫酸锰溶液10滴，过硫酸铵10g，再次加热至近沸。当溶液出现高锰酸根的红色时，再煮沸10min红色不能消失（否则冷却后补加过硫酸铵2g，使溶液呈现稳定的红色）。然后加入10%氯化钠溶液10mL，再煮沸10min，使溶液呈现橙黄色。

冷却后加水稀释至约200mL，加水硫-磷混酸溶液10mL和0.5%的二苯胺磺酸钠指示剂6滴，用0.1mol/L的硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液的紫色褪去（显出青绿色）为终点。

4.7.3按式（5）计算全铬含量：

Cr=c2×v2×10×0.01733/（（ m8×（1-W））×100 …………………（5）

式中：Cr---全铬含量，%；

c2---硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；

v2---消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，mL；

0.01733---每毫摩尔亚铁相当于铬的质量，g。

4.8 铬络合度测定

4.8.1 方法要点：不被强酸性阳离子交换树脂吸附的铬称为络合铬，测定方法与全铬同。

4.8.2 强酸性阳离子交换树脂柱处理

将30g树脂用蒸馏水漂洗净并浸泡4h。用少许玻璃棉（或玻璃布）填入50mL酸式滴定管（或专用树脂交换柱）的底部，将树脂连同蒸馏水一起倾入滴定管中至树脂高度达15mL（若树脂中混有空气应清除），放出过量水，加入4mol/L盐酸溶液将水替出后浸泡10min，然后以每秒2~3滴的速度放出。再重复2次，盐酸溶液的总量为100mL，然后用蒸馏水淋洗至中性（与蒸馏水pH值相同）备用。

4.8.3络合铬测定

用移液管移取试样溶液25mL，通过快速滤纸滤入树脂交换柱中，并用蒸馏水淋洗至流出液无木质素色为止，用500mL锥形瓶收集流出液。

按4.7.2和4.7.3条测定和计算铬含量。

4.8.4计算

按式（6）计算铬络合度：

CD=Cr1/ Cr×100 ………………………………………（6）

式中：CD---铬络合度，%；

Cr1---按4.8.3条步骤测得的络合铬含量，%；

Cr ---按4.7.2条步骤测得的全铬含量，%。

4.9 细度的测定

4.9.1测定步骤

称取试样10g（称准至0.1g），放入0.66mm孔径的标准筛中用手摇动标准筛，直至无样品通过为止。将筛余物倒入已知质量的表面皿中，称其质量。

4.9.2计算

按式（7）计算细度：

s= m10/m9×100 ………………………………………….（7）

式中：s ---细度，%；

m10 ---0.66mm孔径筛余物的质量，g；

m9 ---称取试样的质量，g。

4.10淡水钻井液性能测定

4.10.1 基浆配制

在高速搅拌杯中加入400mL蒸馏水，边搅拌边缓缓加入32.0g钠膨润土、1.6g碳酸钠和64.0g评价土，高速搅拌20min，其间至少暂停2次，以把杯壁和叶片上的粘土刮入基浆中。共配制四杯基浆，倒入密闭容器中于25±3℃下养护24h。

4.10.2 常温性能测定

取二份基浆置于搅拌杯中，高速搅拌5min，在25±3℃下按SY/T5621的规定测量?600，?100值，二个平行样的?600值在70~90。

将另二份基浆，各加入2.8g试样，用玻璃棒搅动使其分散，同时滴加20%浓度的氢氧化钠溶液，调节钻井液的pH值为10±0.5，高速搅拌20min。如果泡沫较多，可滴入5~10wJw剂C测w?600，?100值。

4.10.3 热稳定性实验

将经过常温实验后的基浆及用铁铬木质素磺酸盐处理后的钻井液转入老化罐中，通入氮气至1Mpa，置于滚子炉中在150℃下滚动16h取出，冷却后高速搅拌5min，在25±3℃下测定Ø600，Ø100值。

4.10.4 计算

按式（8）及式（9）计算表观粘度和降粘率。

AV=Ø600/2 ……………………………（8）　

DI=（n0-n1）/ n0×100% ………………………（9）

式中：AV---表观粘度，mPa.s；

Ø600---600r/min的读值；

DI---降粘率；

n0---基浆100r/min的读值；

n1---基浆加试样后100r/min的读值。

4.11盐水钻井液性能测定

4.11.1 盐水基浆配制

按4.10.1条配制基浆四杯，在25±3℃下密闭养护24h，分别加入氯化钠8.0g，高速搅拌20min，其间至少暂停2次，以把杯壁和叶片上的粘土刮入基浆中，再密闭养护4h。

4.11.2 常温性能测定

程序同4.10.2条，试样加量为4.0g。

4.11.3 热稳定性实验

程序同4.10.3条同。

4.12精度要求

平行测试结果的允许差见表3及表4。

4.13取值

各项测定的平行测定值，在表3及表4规定的允许差值范围内时取其算术平均值。

表3 理化性能平行测试结果允许差

项目	水分	水不溶物	硫酸钙	全铁	全铬	细度	铬络合度
允差，%	0.5	0.3	0.3	0.4	0.3	0.5	1

表4 钻井液性能平行测试结果允许差

项目	常温实验			热稳定性实验
	表观粘度 mPa.s		降粘率 %	表观粘度 mPa.s	降粘率 %
允差	3.0	2.0		6.0	3.0

5 检验规则

5.1 每批（以60t为上限）袋装铁铬木质素磺酸盐应根据堆码高度、形状和数量，在其每一面上按“米”字形确定取样点，每批不得少于10个点。用取样器插入不同深度取样，每袋取样约50g。

5.2 将采集的试样充分混合，用四分法缩分为两份，每份重约300g。分别装入洁净干燥的密封容器中，贴上标签，注明产品名称、生产厂家、批号、取样日期、取样人。一瓶送交检验[其试样报告单格式见附录A（补充件）]，一瓶留待复验。

5.3 取样和检验工作应在供需双方规定的期限内完成。当发现产品某项指标不符合本标准规定的技术要求时，应加倍取样；若仍不合格时，需方应在规定期限内通知供方。

5.4 对检验结果，供需双方若不能取得一致意见时，应送交双方协议选定的单位仲裁。双方均应受仲裁实验结果的约束。

6 包装、标志

6.1 包装袋应有足够的强度，最少为两层，外层为复合袋，内层为高强度薄膜袋。

6.2 包装袋的内、外层封口应分别捆扎。

6.3 每袋净重20Kg，允许差值为0.5Kg。但在每批产品中任意抽检50袋，其平均值不应少于20Kg。

6.4 包装袋外层上方应印有粗体醒目的“FCLS”字样，袋的下方印有生产厂名称、出厂批号。生产厂的商标和每袋净装量应印在袋的中部或中下部。

7 质量检验单

7.1 每批产品应附有生产厂质检部门对该批产品的质量检验单。

7.2 质量检验单格式见附录B（补充件）。