離子色譜法分析鉆井液可行性研究

更新時間：2025-12-01

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離子色譜法分析鉆井液可行性研究

倪壽亮1 　李洪文2 　王淑杰1 　昝保真1

(11 北京歷元電子儀器技貿(mào)公司色譜試驗中心 , 北京 , 100085 ; 21 勝利地質(zhì)錄井公司 , 東營 , 257064)

摘　要

應用離子色譜法分析鉆井液中陰陽離子的含量 ,關(guān)鍵在于鉆井液的預處理。實驗中 ,采用離心法去除鉆井液中的固體顆粒 ,通過微孔慮膜過濾及活性炭吸附有機成分 ,可以有效地消除對測定的影響和對色譜柱的污染。實驗結(jié)果表明 ,該方法具有良好的精度 ,其加標平均回收率為 95 %～105 % ,相對標準偏差優(yōu)于 4. 0 %。該方法用于實際樣品分析 ,所得結(jié)果令人滿意。

關(guān)鍵詞　離子色譜法　離心　過濾　吸附　鉆井液　離子　分析

1 　前　言
鉆井液是由粘土、水和一些無機或有機化學處理劑通過攪拌而成的懸浮液與膠體溶液的混合物 , 被稱作鉆井的“血液”,除了用它來帶動渦輪、冷卻鉆頭、鉆具外 ,更重要的作用是攜帶巖屑 ,保護井壁 ,防止地層垮塌 ,平衡地層壓力 ,防止井噴、井漏 ,保護油氣層等。連續(xù)檢測鉆井液濾液中離子種類和濃度的變化 ,有助于專業(yè)人員對鉆井液性能進行調(diào)整 ,也有助于地質(zhì)專家對可溶性礦物的性質(zhì)、地層水的類型、確定油水界面的位置等進行及時的判斷。以往由于鉆井液成分復雜、前處理工作繁瑣、工作量大 ,只采用簡單的滴定方法檢測鉆井液中 Cl - 的含量?，F(xiàn)在采用離子色譜法測定鉆井液中離子種類和濃度的變化 ,只需用離心法去除鉆井液中的固體顆粒 ,通過微孔濾膜過濾和活性炭吸附有機成分 , 便可直接進樣測定 ,大大提高了檢測效率。通過對實際樣品的分析 ,結(jié)果令人滿意。

2 　試驗部分

2. 1 　主要儀器和試劑

EP - 2000 型離子色譜儀(北京歷元公司) ; 離心機 ; 溶劑過濾器 ; 超聲波清洗器 ; 超純水器。 Na2CO3 (AR 級) ; NaHCO3 (AR 級) ; Cl - 標準溶液 : 1000mg/ L ;SO 2 - 4 標準溶液 :1000mg/ L 。

2. 2 　色譜條件

EPA 分離柱 ;ASAR2010 陰離子抑制器(電化學自動再生模式) 。

流速 : 1. 5 mL/ min ;

淋洗液 : 2. 0 mmol/ L Na2CO3 - 2. 0mmol/ L NaHCO3 。

樣品注射體積 :200μL 。

2. 3 　樣品制備采用離心法去除鉆井液中的固體顆粒 ,通過 0. 45μm 微孔慮膜過濾并稀釋 50 倍 ,用活性炭吸附其中有機成分 ,再經(jīng)超聲處理后 ,靜置。

3 　結(jié)果與討論

3. 1 　陰離子分析

樣品中的陰離子主要有 F - 、Cl - 、NO - 3 、SO 2 - 4 等。因鉆井工作的需要 ,對 F - 和 NO - 3 分析的意義不大 ,所以選擇測定 Cl - 、SO 2 - 4 ,其中 Cl - 含量較高 , SO 2 - 4 則較低。實際樣品分析的離子色譜圖如圖 1 所示 ,其中 Cl - 含量約為 : 280. 0 mg/ L , SO 2 - 4 為 95. 0 mg/ L 。

3. 2 　精密度

對實際樣品(稀釋后的)平行測定 7 次 ,濃度平均值為: Cl - 5. 597mg/ L , SO 2 - 4 1. 898 mg/ L ;相對標準偏差優(yōu)于 4. 0 %。精密度試驗結(jié)果如表 1 所示。

精密度試驗結(jié)果

3. 3 　回收率

將一定量 Cl - 、SO 2 - 4 標準溶液準確加到待測樣品中 ,按照與測試樣品同樣的方法進行處理和測定。 Cl - 、SO 2 - 4 的平均回收率都在 95 %～105 %之間。加標回收率試驗結(jié)果如表 2 所示。

表 2 　加標回收率試驗結(jié)果 (mg/ L)

3. 4 　線　性

因為樣品濃度太高 ,所以對樣品進行了稀釋。標準曲線配制 : Cl - 、SO 2 - 4 為 0～10. 0mg/ L 。以峰面積定量 , 其線性良好 , 相關(guān)系數(shù)為 : Cl - 0. 9994 ,SO 2 - 4 0. 9999.

4 　結(jié) 　論

采用離心法去除鉆井液中的泥漿 ,通過微孔慮膜過濾及活性炭吸附有機成分 ,可有效地消除其對 Cl - 、SO 2 - 4 測定的干擾 ,提高了氣相色譜法的分辨率并保護色譜柱不受污染 ,延長了色譜柱的使用壽命。實際樣品測定結(jié)果令人滿意。實驗證明 ,本方法簡單實用 ,用于鉆井液樣品分析是可行的。

Analysis of drilling fluid by ion chromatography. Ni S houliang 1 , L i Hongwen 2 W ang S hujie 1 , Zan B aoz hen 1 , ( 1. Beiji ng Epoch Electronics Instrument Com pany , Beiji ng , 100085 ; 2. S hengli Geological Drilli ng Com pany , Dongyi ng , 257064) The concentrations of anion and cation in drilling fluid of oil field were analyzed by ion chromatography. The key step in the analysis is the pretreatment of samples to eliminate interference on analysis and pollution on column. Solid particles in drilling fluid are removed by centrifuge , and the organic components are filtered by millipore filtering membrance. The method is accurate with the average recovery of standard addition between 95 %～105 % and the RSD better than 4. 0 %. The test results of pratical samples are satisfactory.

混合物中的分子分離對于化學和生物學的許多工作流程至關(guān)重要，從分離和純化生物制藥到分析食品樣品。可能需要分離來去除污染物，分離物種以進行鑒定或定量，或純化目標分析物。然而，實現(xiàn)這一目標的具體方式將取決于樣品中分析物的特性以及如何利用這些特性來實現(xiàn)分離。離子色譜法（IC）就是這樣一種技術(shù)。

在本文中，我們將討論什么是IC，這一技術(shù)系列中的分離機制及其用途。

01 什么是離子色譜法？

離子色譜是液相色譜的一種形式，用于分離帶電物種，如離子和極性分子。分離是根據(jù)電荷進行的。

與其他類型的液相色譜不同，IC：

? 使用酸和堿做為流動相；

? 使用聚醚醚酮（PEEK）塑料部件以防止流動相的腐蝕；

? 包括電解裝置，如抑制器和洗脫劑發(fā)生器；

? 使用不同的檢測器，如電導率和安培法檢測。