6.6.8 Вміст твердої фази

• Вміст і склад твердої фази (т. ф.) бурового розчину в процентах визначають шляхом видалення з нього дисперсного середовища і вимивання розчинних солей з наступним визначенням густини сухого залишку.

6.6.9 Визначення концентрації іонів водню в бурових розчинах

Вплив концентрації іонів водню на властивості бурових промивних рідин встановлено давно і він був предметом дослідження багатьох вчених. Концентрацію іонів водню найзручніше виражати у вигляді водневого показника (рН).

• Водневий показник рН – це десятковий логарифм концентрації іонів водню у фільтраті промивної рідини, взятий із протилежним знаком.

Встановлено, що залежність між концентраціями Н⁺ і ОН^- для більшості сумішей є постійною і дорівнює

Н⁺ ´ ОН^-=1×10^-14.

Для нейтральних рідин, наприклад, для дистильованої води концентрація Н⁺ дорівнює концентрації ОН^-, що дає

Н⁺= ОН^-= 1×10^-7 або рН = - lg H⁺ = - lg10^-7= 7.

Якщо:

рН <7 - середовище кислее;

рН ═7 - середовище нейтральне;

рН > 7 -середовище лужне.

Зі збільшенням рН концентрація іонів водню зменшується при одночасному збільшенні гідроксидів ОН^-. Так при рН=4 концентрація іонів водню у 10 раз менша, ніж при рН=3, а то при рН=11 концентрація гідроксидів у 10 раз менша від рН=12.

Для оцінки якості бурового розчину на водній основі рН має важливе значення. Так, деякі хімічні реагенти забезпечують стабільність промивних рідин тільки у визначеному діапазоні рН. Бурові розчини здатні до флокуляції, при значеннях рН>11 і при рН<8. При 8<рН<11 краще диспергуються глини, більша активність реагентів-стабілізаторів.

Значення рН також є важливим індикатором для боротьби із корозією.

Відомо, що при рН<7 суттєво інтенсифікується корозія сталевих труб, а при рН>10 – легкосплавних. Більшість хімічних реагентів добре проявляють свої властивості в буровому розчині лише в лужному середовищі. За зміною рН бурового розчину можна прогнозувати проходження хемогенних відкладів, приплив у свердловину мінералізованих пластових вод, а інколи і можливе ускладнення.

При великих значеннях рН розчинність кальцію суттєво обмежена, що дає змогу застосовувати розчини із високим значенням рН для розбурювання гірських порід насичених кальцієм (гіпсів, ангідритів), які чутливі до розмивання водою.

Як приклад, нижче приведені значення рН для найчастіше вживаючих у бурінні рідин.

Дистильована вода – 7

Бентонітова суспензія –7,5¸8

Каустична сода –13-14

10% розчин лігносульфатних реагентів –5-6

Величину водневого показника визначають колометричним та електричним способами відповідно з додатними до приладів інструкціями. Замір рН оснований на принципі, що електролітичні розчини здатні дисоціювати на катіони водню (Н⁺) та гідроксидні групи (ОН^-). В умовах бурової, якщо фільтрат промивної рідини безколірний, величину рН можна визначити за забарвленням індикаторного (лакмусового) паперу.

Смужки індикаторного (лакмусового) паперу, просочені органічним барвником при контакті із рідиною набувають забарвлення, яке відповідає конкретному значенню рН. Краплю фільтрату наносять на смужку паперу і дивляться на неї з протилежного боку, порівнюючи із забарвленням еталону. Смужки індикаторного паперу розміщені у спеціальному стакані. який обгорнений в довідкову кольорову таблицю. Деколи смужки можуть бути у блоці на зразок блокноту, обгортка якого також виконана у вигляді довідкової кольорової таблиці. Індикаторний папір застосовують двох типів: широкого діапазону індикації для заміру рН з похибкою 0,5 одиниці та вузького діапазону індикації для заміру рН із похибкою 0,2 одиниці.