油田化学实验.pdf

油田化学实验 油田化学实验 张贵才 吕开河 刘德新 孙铭勤 邱广敏 王兰兰 张贵才 吕开河 刘德新 孙铭勤 邱广敏 王兰兰 中国石油大学 华东 石油工程实验教学中心 中国石油大学 华东 石油工程实验教学中心 2007 年 2 月 目 录 目 录 实验一 六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线 1 实验二 常用API泥浆仪器的使用 4 实验三 钻井液钙侵及处理 7 实验四 钻井液中固相含量的测定 9 实验五 钻井液中膨润土含量的测定 11 实验六 碱在原油乳化中的作用 13 实验七 堵水剂的制备与性质 17 实验八 金属的缓蚀 21 实验九 絮凝剂在污水处理中的应用 25 实验十 钻井液综合性能评价 28 实验十一 驱油用聚丙烯酰胺的选择 29 附录一 大庆油田某油区油层物性 31 实验一 六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线 一 实验目的 一 实验目的 1 掌握六速旋转粘度计的应用方法 2 掌握如何判断泥浆的流型及对应流变参数的计算方法 2 比较宾汉模式 指数模式及卡森模式与实际流变曲线的吻合程度 弄清各种模式的特 点 二 实验原理 二 实验原理 1 旋转粘度计工作原理 电动机带动外筒旋转时 通过被测液体作用于内筒上的一个转矩 使与扭簧相连的内筒 偏转一个角度 根据牛顿内摩擦定律 一定剪功速率下偏转的角度与液体的粘度成正比 于 是 对液体粘度的测量就转换为内筒的角度测量 2 流变曲线类型 意义 流变曲线是指流速梯度和剪切应力的关系曲线 根据曲线的形式 它可以分为牛顿型 塑性流型 假塑性流型和膨胀性流型 为了计算任何剪切速率下的剪切应力 常用的方法是 使不同流变模式表示的理想曲线逼近实测流变曲线 这样 只需要确定两个流变参数 就可 以绘出泥浆的流变曲线 牛顿模式反映的牛顿液体 其数学表达式为 D 宾汉模式反映的是塑性液体 其数学表达式为 0 p D 指数模式反映的是假塑性流体 其数学表达式为 K D n 或 Lg lgK n lgD 卡森模式反映的是一种理想液体 其数学表达式为 2 1 2 1 2 1 2 1 D c 实际流变曲线与那一种流变模式更吻合 就把实际液体看成那种流型的流体 三 实验仪器 三 实验仪器 1 ZNN D6 型旋转粘度计 高速搅拌器 四 实验仪器使用要点 四 实验仪器使用要点 1 检查好仪器 要求 刻度盘对零 若不对零 可松开固定螺钉调零后在拧紧 检查同心度 高速旋转时 外筒不得有偏摆 内筒底与杯距不低于 1 3cm 2 校正旋转粘度计 倒 350m1 水于泥浆杯中 置于托盘上 上升托盘 使液面与外筒刻度线对齐 拧紧托 盘手轮 迅速从高速到低速依次测量 待刻度盘读数稳定后 分别记录各转速下的稳定读数 要求 600 2 0 格 300 1 0 格 3 把水换成待测泥浆 重复 2 4 继续测量静切力 方法是在 600 下搅 1 分钟 然后将旋钮转到 3 位置 把电源关上 静等 1 分钟后启动之 注意读取刻盘的最大值 再重新在 600 下搅 1 分 钟 用同样的方法读取静置 10 分钟 3 下的最大值 s 0 5 3 Pa 5 实验后 关闭电源 倒出泥浆 洗净内 外筒 擦干装好 注意 停转后 由于静切力作用 刻度盘可能不回零 此时不需要再调零 五 实验步骤 五 实验步骤 1 熟悉旋转粘度计的使用方法 2 检查和校正旋转粘度计 3 测量泥浆在各剪切速率下的剪切应力和 1 分钟 10 分钟的切力 s1和 s10 六 实验数据处理 六 实验数据处理 剪切速率 D 与粘度计转速 n 对应关系 D 1 703 n 泥浆剪切应力 与粘度计读数 对应关系 0 511 a 2 1 600 mPa s p 600 300 mPa s 0 0 511 2 300 600 Pa 2 六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线 原始数据记录表 姓 名 班 级 同组者 实验老师 实验日期 姓 名 班 级 同组者 实验老师 实验日期 粘度计转速 n 剪切速率 D 粘度计读数 格 静切力测定 钻井液静止 1 分钟粘度计 3 下的读数 钻井液静止 1 分钟粘度计 3 下的读数 3 实验二 常用API泥浆仪器的使用 一 实验目的 1 掌握常用 API 泥浆仪器的使用和校正方法 2 掌握现场测试泥浆性能的标准方法 二 实验原理 在滤失介质两端施加一定的压力差 在压力差的作用下 泥浆通过滤失介质发生滤失 三 实验仪器 1 ZNS 型失水测定仪一台 2 漏斗粘度计一个 3 密度计一个 4 秒表一只 5 500ml 1000ml 泥浆杯各一个 6 PH 试纸一盒 7 20ml 量筒 2 个 待测泥浆 1000ml 8 GJ I 高搅机一台 四 仪器使用要点 1 ZNB 型泥浆密度计 1 ZNB 型泥浆密度计 将搅拌均匀的泥浆注入杯中齐杯口为止 轻轻将盖旋转盖紧 擦去外溢泥浆 然后将杠 杆主刀口置于底座的刀垫上 移动游码 是水平泡与中间两根红线相切 游码左侧边线所对 刻度 即为该泥浆的密度 cm 3 校正方法 测量清水比重应为 1 00 否则 须增减枰杆末端调节器中的铅粒 注意 每测完样品都要把刀口住置于刀架上 保护好刀刃 每测完样品都要洗净干泥浆杯 2 ZNN 型漏斗粘度计 2 ZNN 型漏斗粘度计 4 用清水刷净漏斗 用手指堵住漏斗管口 把充分搅拌的泥浆经筛网倒入漏斗 直至液面 到达筛网底部 700ml 放开手指 记录流满量杯 500ml 所需的时间 即为泥浆的粘度 秒 校正方法 20 左右时 清水粘度为 15 0 5 秒 注意 保护管嘴 不得用铁丝等硬物穿通 测量时 漏斗应垂直放好 3 打气筒失水仪 3 打气筒失水仪 松开减压阀 关死放空阀 打气使气筒压力答达 10MPa 左右 然后顺时针转减压阀 直到压力表读数为 0 7MPa 用食指堵住泥浆杯气接头小孔 倒入适量的泥浆 使液面与泥浆杯内槽相齐 放好密 封圈 擦干 铺一张干滤纸 拧紧泥浆杯盖 然后装入三通接头 并卡好挂架及量筒 缓慢逆时针转放空阀 当压力表指针开始下降或有进气声时及时打气 使压力保持为 0 7MPa 见第一液滴时开始计时 记录 7 5 分钟时钻井液流出的滤液量 取开量筒 顺时针转放空阀 把泥浆杯中余气 放尽 取下泥浆杯 假设瞬时滤失量为零 量筒中滤液毫升数的 2 倍即为 API 滤失量 冲净 擦干泥浆杯及杯盖 4 PH 广泛试纸 将 PH 试纸放到待测酸碱度的样品中浸湿后取出 待其颜色稳定后 大约 30 秒 把变色 的试纸上侧颜色和标准色对照 估计出泥浆的 PH 值 五 步骤 1 校正旋转粘度计 漏斗粘度计 比重计 2 用电动搅拌器充分搅拌泥浆约 10 分钟 3 测量泥浆常规性能 5 常用 API 泥浆仪器的使用 原始数据记录表 姓 名 班 级 同组者 实验老师 实验日期 姓 名 班 级 同组者 实验老师 实验日期 性能参数 泥浆密度 漏斗粘度 滤失量 泥饼厚度 数据 平行差 6 实验三 钻井液钙侵及处理 一 实验目的 1 了解一般淡水钻井液钙侵后性能的变化规律 2 学会钙侵钻井液性能的调整 二 实验原理 1 钻井液钙侵后 原来的钠质土变为钙质土 其 电位降低 水化膜变薄 粘土颗粒间 形成或增强絮凝结构 从而导致钻井液粘度 切力上升 失水增大 当钙侵盗一定程度后 粘土颗粒继续变粗而沉淀 此时粘土分散度明显降低 使粘度 切力转而下降 失水继续增 大 钻井液性能参数变化趋势见下图 2 钙侵钻井液加入适量有机处理剂 稀释剂 后 一是拆散因钙离子作用形成较大 较 强的粘土絮凝结构 使钻井液处于适度絮凝状态 二是保护粘土颗粒使它保持适度尺寸 不 至于结合而又变得过大 从而使钻井液性能得到改善 三 仪器 药品 仪器 ZNN D6 粘度计一台 台称 药品 CMC 丹宁碱液 7 四 实验步骤 1 取原浆 1000ml 高搅 5 分钟 测其性能 2 各组按下表加石灰 根据教师要求搅拌 10 分钟后测全套性能 组 1 2 3 4 5 生石灰 0 05 0 15 0 2 0 25 0 3 3 根据加石灰后的钻井液性能 加适量稀释剂和降失水剂使其性能得到恢复 处理剂 加量参考下表 组 1 2 3 4 5 CaO 0 05 0 15 0 20 0 25 0 3 丹宁碱液 0 5 1 1 5 2 2 5 CMC 0 05 0 1 0 15 0 2 0 25 丹宁碱液配制 丹宁 烧碱 1 1 1 2 重量比 丹宁碱液浓度 1 10 1 15 五 实验数据及处理 1 将所得数据及计算结果整理列表 2 给出钻井液粘度 动切力以及失水随石灰加量的变化曲线并简要解释 8 实验四 钻井液中固相含量的测定 一 实验目的 1 掌握固相含量测定仪的操作方法 2 学会钻井液中固相含量的计算方法 二 实验原理 根据蒸馏原理 取一定量钻井液用电热器将其蒸干 收集并测出冷凝的体积 用减差法 即可求出钻井液中固相含量 也可通过称重方法算出其固相含量 三 实验仪器 ZNC 型固相含量测定仪 电动搅拌器 台称 量筒 四 实验步骤 1 拆开蒸馏器 称出蒸馏杯重量 W杯 克 2 用注射器取 10 毫升均匀钻井液样 注入蒸馏水杯中 称重 W杯 浆 克 3 将套筒及加热棒拧紧在蒸馏杯上 再将蒸馏器引流管插入冷凝器出口端 4 将加热棒插头插入电线插头 通电加热蒸馏 并计时间 通电约 3 5 分钟后冷凝即可 滴入量筒 连续蒸馏至不再有液体滴出为止 切断电源 5 用环架套住蒸馏器上部 使其与冷凝分开 再用湿布冷却蒸馏器 6 记下量筒中馏出液体体积毫升数 若馏出物为水与油且分层不清时可加入 1 3 滴破乳 剂 油 水体积分别以 V油 V水表示 7 取出加热棒 用刮刀刮净套筒内壁及加热棒上附者的固体 全部收集于蒸馏杯中 然 后称重 W杯 固 克 注意事项 注意事项 1 操作时蒸馏器必须竖直 2 蒸馏时间一般为 20 分钟 不应超过 30 分钟 3 注意保护加热棒和用电安全 4 若钻井液泡多 可加数滴消泡剂 9 五 实验数据处理 设为淡水非加重钻井液 固相含量体积百分含量 W杯 浆 W杯 10 克 100ml 固相体积百分含量 固相重量体积百分含量 土 ml 100ml 注 粘土比重 土 2 4 2 6 10 实验五 钻井液中膨润土含量的测定 一 实验目的 学会用亚甲基兰测定钻井液中膨润土含量的方法 并了解其测定原理 二 实验原理 亚甲基兰是一种阳离子材料 在溶液中离解 当粘土中可交换阳离子水化时 带负电荷 粘土晶片便与带正电荷的染色离子结合生成兰色水不溶物 此时亚甲基兰褪色 只有当溶液 中有游离的亚甲基兰时才呈绿兰色 三 实验仪器及药品 仪器 酸式滴定管一支 125ml 三角瓶 2 个 2ml 注射器一支 洗瓶一个 电炉一个 玻璃 滤纸等 药品 0 01N 亚甲基兰水溶液 H2O2 3 5N H2SO4 四 实验步骤 1 用不带针头的注射器准确取 2ml 钻井液放入三角瓶中 加 10ml 蒸馏水 15mlH2O2 3 和 0 5ml 5N H2SO4 2 冷却后用 0 01N 亚甲基兰滴定 为了减少误差 开始加 5ml 亚甲基兰 然后每滴入 1ml 亚甲基兰后 旋摇 30 秒钟 用玻璃沾一滴液体至滤纸上 观察在染色固体斑点外是否出现 绿兰色圈 若无色圈继续滴加 11 3 若发现绿兰色圈 但旋摇 2 分钟后又消失 说明终点快到 小心加入 0 5ml 亚甲基兰 溶液 直至旋摇 2 分钟后色圈仍不褪色 则达到终点 纪录所耗的亚甲基兰溶液的毫升数 V亚 注 若所测浆中无有机处理剂 不需要 H2SO4和 H2O2 也不需要加热 五 结果处理 钻井液膨润土含量 泥 甲 V 01 0 V 70 100 1000 1 43 泥 甲 V V 克 100ml 钻井液 六 思考题 1 为什么要加入 H2O2溶液和 H2SO4 2 为何当绿兰色圈出现后再搅拌两分钟色圈可能消失 3 根据本实验所测膨润土含量及实验五的固相含量值 试指出优劣土含量范围 12 实验六 碱在原油乳化中的作用 一 实验目的 一 实验目的 1 观察碱与原油混合后的乳化现象 2 学会用不稳定系数法确定使原油乳化的最佳碱浓度范围 二 实验原理 二 实验原理 碱 例如 NaOH 可与原油中的酸性成份 例如环烷酸 反应 生成表面活性物质 CH3 CH2 nCOOH NaOH CH3 CH2 nCOONa H O 2 这些表面活性物质可使原油乳化形成水包油 O w 乳状液 水包油乳状液的形成与稳定 性对于碱驱和稠油乳化降粘是重要的 例如碱驱中乳化 携带 乳化 捕集 自发乳化等机理 的发生 稠油乳化降粘中原油乳化分散机理的发生都是以水包乳状油液的形成为前提条件 的 碱浓度是影响碱对原油乳化作用的重要因素 碱浓度低时 碱与原油反应生成的活性物 质少 不利于乳状液的稳定 若碱浓度过高 一方面 碱可使原油中碳链较长的弱酸反应生成 亲油的活性物质 这些亲油的活性物质可抵消亲水活性物质的作用 不利于水包油乳状液的 稳定 同时 过量的碱具有盐的作用 也不利于水包油乳状液的稳定 因此 只有合适的碱浓度 范围 碱才能与原油作用形成稳定的水包油乳状液 乳状液的稳定性可用不稳定系数 USI 表示 不稳定系数按式 1 定义 t dttV USI t 0 1 式中 不稳定系数 ml USI tV 乳化体系分出水体积与时间的变化函数 t 乳化体系静止分离的时间 min 从定义式可以看出 不稳定系数越小 乳状液的稳定性越好 13 三 实验仪器与药品 三 实验仪器与药品 1 仪器 电子天平 感量 0 001g 10ml 具塞刻度试管 秒表 滴管 试管架 2 药品 氢氧化钠 原油 蒸馏水 四 实验步骤 四 实验步骤 1 取 10ml 具塞刻度试管 10 支 分别加入质量分数为 0 0 1 0 10 4 2 5 10 4 5 10 4 1 0 10 3 4 0 10 3 5 0 10 3 8 0 10 3 1 0 10 2 2 0 10 2的氢氧化钠溶液各 5ml 分 别用滴管准确加入原油 5ml 盖上试管塞子 每支试管各上下震荡 30 次 2 将震荡后的试管立即垂直放在试管架上 同时开始计时 并每隔 3min 记录一次试管中 分出水的体积 若分出水的速度较快 可每隔 lmin 记录一次 共记录 30min 3 取乳化最稳定的试管重新振荡 30 次 用分散法判别乳状液类型 五 实验结果处理 五 实验结果处理 1 求出碱在不同质量分数下乳化原油的不稳定系数 1 在坐标纸上绘制分出水的体积与时间的关系 V t 曲线 注意每个碱的质量分数下的 V t 曲线都应在同一规格坐标中绘出 2 将 V t 曲线与时间轴所包面积剪下 在电子天平上称其质量 W1 3 在坐标纸上剪下已知面积 A0 单位为 ml min 的方框称取其质量 W0 4 不稳定系数按式 2 求出 tW AW t dttV USI t 0 010 2 2 绘制 USI NaOH 的关系曲线 找出使原油乳化的最佳碱质量分数范围 并解释曲 线的变化规律 3 将实验记录 数据处理结果以表格或图的形式表达 写出实验报告 六 思考题 六 思考题 1 为什么碱质量分数过高或过低都不能形成稳定的水包油乳状液 14 2 原油酸值的高低对碱与原油的乳化作用有何影响 3 综述水包油乳状液的形成与稳定性在碱驱中的作用 15 V ml t mi n V ml t mi n V ml t mi n V ml t min V ml t min V ml t min V ml t min V ml t mi n V ml t min V ml t min 碱在原油乳化中的作用实验原始记录碱在原油乳化中的作用实验原始记录 姓名 班级 同组者 实验日期 指导教师 签字 分出水体积随时间的变化数据分出水体积随时间的变化数据 NaOH 时 间 及 分 出 水 的 体 积 USI ml 16 实验七 堵水剂的制备与性质 一 实验目的 一 实验目的 1 学会几种堵水剂的制备方法 2 掌握几种堵水剂的形成机理及其使用性质 二 实验原理 二 实验原理 堵水剂是指从油 水井注入地层 能减少地层产出水的物质 从油井注入地层的堵水剂 称油井堵水剂 或简称堵水剂 从水井注入地层的堵水剂称为调剖剂 常用的堵水剂有冻胶型堵水剂 凝胶型堵水剂 沉淀型堵水剂和分散体型堵水剂 这些 堵水剂的形成机理和使用性质各不相同 1 冻胶型堵水剂 冻胶 如锆冻胶 是由高分子 如 HPAM 溶液转变而来 交联剂 如锆的多核羟桥络离子 可以使高分子间发生交联 形成网络结构 将液体 如水 包在其中 从而使高分子溶液失去 流动性 即转变为冻胶 锆冻胶是油田常用的冻胶型堵水剂 锆冻胶是由锆的多核羟桥络离子与 HPAM 中的羧基 发生交联反应而形成的 体系的 pH 值可影响多核羟桥络离子的形成及 HPAM 分子中羧基的 量 因此 pH 值可影响锆冻胶的成冻时间和冻胶强度 2 凝胶型堵水剂 凝胶是由溶胶转变而来 当溶胶由于种种原因 如电解质加入引起溶胶粒子部分失去稳 定性而产生有限度聚结 形成网络结构 将液体包在其中 从而使整个体系失去流动性时 即转变为凝胶 油田堵水中常用的是硅酸凝胶 硅酸凝胶由硅酸溶胶转化而来 硅酸溶胶由 水玻璃 又名硅酸钠 分子式 Na2O mSO2 与活化剂反应生成 活化剂是指可使水玻璃先变成 溶胶而随后又变成凝胶的物质 盐酸是常用的活化剂 它与水玻璃的反应如下 Na2O mSiO2 2HCl H2O mSiO2 2NaCl 由于制备方法不同 可得两种硅酸溶胶 即酸性硅酸溶胶和碱性硅酸溶胶 这两种硅酸 溶胶都可在一定的条件 如温度 pH 值和硅酸含量 下 在一定时间内胶凝 评价硅酸凝胶堵水剂常用两个指标 即胶凝时间和凝胶强度 胶凝时间是指硅酸体系自 生成至失去流动性的时间 凝胶强度是指凝胶单位表面积上所能承受的压力 3 沉淀型堵水剂 沉淀型堵水剂由两种可反应产生沉淀的物质组成 水玻璃 氯化钙是油田最常用的沉淀 17 型堵水剂 它通过如下反应产生沉淀 Na2O mSiO2 CaCl2 CaO2 mSiO2 2NaCl 4 悬浮体型堵水剂 悬浮体是指溶解度极小但颗粒直径较大 大于10 5cm 的固体颗粒分散在溶液中所形成的 粗分散体系 分散体系中的固体颗粒可以在多孔介质的喉道处产生堵塞作用 油田中常用的 分散体型堵水剂是粘土悬浮体型堵水剂 粘土悬浮体中的粘土颗粒可用聚合物 如 HPAM 絮 凝产生颗粒更大 堵塞作用更好的絮凝体堵水剂 絮凝是聚合物 HPAM 在粘土颗粒间通过 桥接吸附形成 三 实验仪器与药品 三 实验仪器与药品 1 仪器 100ml 烧杯 10ml 具塞刻度试管 5ml 25ml 量筒 玻璃棒 广泛 pH 试纸 2 药品 聚丙烯酰胺 氧氯化锆 水玻璃 氯化钙 盐酸 粘土 四 实验步骤 四 实验步骤 1 锆冻胶堵水剂的制备与性质 取 3 个 100ml 烧杯 用量筒各加入质量分数为 5 10 3的聚丙烯酰胺水溶液 25ml 其中一 个烧杯中滴加 6 滴质量分数为 1 10 2的盐酸 另一烧杯中滴加 4 滴质量分数为 1 10 2的 NaOH 搅拌均匀 用广泛 pH 试纸测定三个烧杯中聚丙烯酰胺溶液的 pH 值 然后向三份聚 丙烯酰胺溶液中分别加入 2ml 质量分数为 5 10 3的 ZrOCl2溶液 注意 边用玻璃棒搅拌 边 缓慢加入 观察并记录冻胶形成的现象 注意记录成冻时间 和冻胶的强度 用玻璃棒挑起程 度衡量 2 硅酸凝胶堵水剂的制备与性质 取三支 10ml 具塞刻度试管 加入质量分数为 0 1 的水玻璃 5ml 用滴管向三支试管中依 次加入质量分数为 0 1 的盐酸 10 滴 15 滴 20 滴并摇匀 观察凝胶的生成并记录胶凝时间 待三支试管中全部胶凝后用玻璃棒插入凝胶 从玻璃棒插入的难易排出三种凝胶强度的顺 序 3 水玻璃 氯化钙沉淀型堵水剂的制备与性质 取一支 10ml 的具塞刻度试管 加入质量分数为 0 1 的水玻璃 5ml 然后用滴管逐滴加入 质量分数为 0 1 的氯化钙溶液 摇匀 观察硅酸钙沉淀的生成情况 4 粘土 HPAM 絮凝体堵水剂的制备与性质 18 取三支 10ml 具塞刻度试管 分别加入质量分数为 1 10 2的粘土 钠土基膨润土 悬浮体 5ml 然后分别加入质量分数为 1 10 3的聚丙烯酰胺溶液 0 5ml 2ml 5ml 摇匀 观察絮 凝现象 五 实验结果处理 五 实验结果处理 用表格形式表达实验现象与数据 并解释实验现象 六 思考题 六 思考题 1 解释 pH 值对锆冻胶生成的影响 2 本实验中制备的硅酸凝胶是碱性硅酸凝胶还是酸性硅酸凝胶 解释原因 19 水玻璃 氯化钙沉 淀型堵剂 絮凝情况 粘土 HPAM 絮凝体堵剂 加入质量 分数为 1 10 3 的 HPAM ml 凝胶强度 排序 项 目 胶凝时间 min 硅酸凝胶堵剂 加入质量 分数为 0 1 的 HCI 滴 冻胶强度 是否挑起 成冻时间 min 项 目 pH 值 锆冻胶堵剂 加入质量 分数为 1 10 2 的 HCl 或 NaOH 滴 堵水剂的制备与性质实验原始记录堵水剂的制备与性质实验原始记录 姓名 班级 同组者 试验日期 指导教师 签字 堵剂 类型 实 验 数 据 与 现 象 20 实验八 金属的缓蚀 一 实验目的 一 实验目的 1 掌握一种测定钢铁腐蚀速度的方法 静态挂片失重法 2 了解缓蚀剂的缓蚀机理 二 实验原理 二 实验原理 钢铁在酸性介质中的腐蚀是电化学腐蚀 若在盐酸中 钢铁的腐蚀反应为 阳极反应 Fe Fe2 2e 阴极反应 2HCl 2e H2 2Cl 电池反应 Fe 2HCl FeCl2 H2 为了减小酸性介质对金属的腐蚀 常用的方法是在酸性介质中加入缓蚀剂 按作用机理 酸性介质缓蚀剂可分为吸附膜型 如甲醛 和 中间相 型 如丁炔醇 两类 为了定量地表示缓蚀剂的缓蚀作用 可以测定钢铁在加与不加缓蚀剂的介质中的腐蚀速 度 在测定腐蚀速度的方法中最常用的是挂片失重法 当用挂片失重法测定钢铁腐蚀速度时 可将一已知质量并已知表面积的试片放在腐蚀介 质 例如盐酸和加有缓蚀剂的盐酸 中 经过一定时间 再称它的质量 求得失量 即可按式 1 计算钢铁的腐蚀速度 tA m 0 1 式中 腐蚀速度 g m2 h 试片的失量 g m 0 A 试片的表面积 m2 t 腐蚀时间 h 21 缓蚀剂的缓蚀率按式 1 2 计算 缓蚀率 100 0 10 1 2 式中 10 分别为试片在不加与加缓蚀剂的介质中的腐蚀速度 三 实验仪器 材料与药品 三 实验仪器 材料与药品 1 仪器和材料 电子天平 感量 0 000lg 游标卡尺 红外干燥箱 镊子 试片 50ml 具塞试管 5ml 量筒 试管架 砂纸 脱脂棉 滤纸 2 药品 盐酸 甲醛 丁炔醇 丙酮 乙醇 四 实验步骤 四 实验步骤 1 将 4 片金属腐蚀试片分别依次用布砂纸 水砂纸和金相砂纸磨平 磨亮 用脱脂棉擦 净铁屑 再用游标卡尺测量它的长 宽 厚和圆孔直径 2 将试片在 1 1 的丙酮 乙醇溶液中洗去油污后 放在洁净的滤纸上 置于红外干燥箱 中烘干 用电子天平按其编号准确称取质量 3 取 4 个 50ml 具塞试管 各加入 30ml 质量分数为 0 1 的盐酸 第一个试管中加入 2ml 蒸馏水 第二个试管中加入 2ml 质量分数为 0 125 的甲醛 第三个试管中加入 2ml 质量分数 为0 125的丁炔醇 最后一个试管中加入1ml质量分数为0 125的甲醛和1ml质量分数为0 125 的丁炔醇 盖好瓶塞摇匀备用 4 将称好质量的试片用镊子小心放入上述试管中 准确记录加入的时间和室温 注意观 察气泡从试片表面析出的速度 0 5h 后 用镊子将试片从酸液中取出 立即用自来水洗去残 留在试片上的酸并用洁净滤纸蘸去部分自来水 然后放入 1 1 的丙酮 乙醇溶液中洗涤 最 后放在红外干燥箱中烘干 称其质量 22 五 结果处理 五 结果处理 1 根据试片的长 宽 厚和圆孔的直径 计算试片的表面积 2 计算试片在加与不加缓蚀剂的质量分数为 0 1 盐酸中的腐蚀速度 3 计算三种缓蚀剂的缓蚀率 六 思考题 六 思考题 1 解释丁炔醇的缓蚀机理 并说明低温缓蚀效果差的原因 2 说明试片的光洁度对腐蚀速度有何影响 3 比较三种缓蚀剂的缓蚀效果并说明原因 23 实验现象 腐蚀后质 量 g 腐蚀前质 量 g 孔径 m 厚 m 宽 m 长 m 试片编号 金属的缓蚀实验原始记录金属的缓蚀实验原始记录 姓名 班级 同组者 实验日期 指导教师 签字 项目 缓蚀剂 不加缓蚀剂 甲醛 丁炔醇 甲醛 丁炔醇 24 实验九 絮凝剂在污水处理中的应用 一 实验目的 一 实验目的 1 观察絮凝剂 即混凝剂与助凝剂 净化水的现象 了解絮凝剂在污水处理中的作用机理 和使用性质 2 掌握一种寻找絮凝剂最适宜质量浓度的方法 二 实验原理 二 实验原理 水的净化可使用各种絮凝剂 在絮凝剂中 能使水中泥沙聚沉的物质叫混凝剂 常用的 混凝剂主要有无机阳离子型聚合物 如羟基铝 羟基锆等 这些无机阳离子型聚合物可在水 中解离 给出多核羟桥络离子 中和固体悬浮物表面的负电性 此外 也可用三氯化铁 三 氯化铝和氧氯化锆等化学剂通过水解 络合 羟桥作用 形成多核羟桥络离子 起到羟基铝 羟基锆同样的作用 混凝剂并非用得越多越好 因混凝剂使用浓度过高将使泥沙表面吸附过量的铁离子而带 正电 致使铁的多核羟桥络离子对它失去聚沉作用 因此 混凝剂的使用应有一个最适宜的 质量浓度 配合混凝剂使用 从而使它的净化效果提高 用量减少的物质叫助凝剂 助凝剂多是水 溶性高分子 高分子的分子 或其缔合分子 可将被混凝剂聚结起来的泥沙颗粒进一步聚结 从而加快它的聚沉速度 常用的助凝剂有部分水解聚丙烯酰胺 钠羧甲基纤维素和褐藻酸钠 等 同样 助凝剂也并非用得越多越好 因助凝剂超过一定质量浓度 就可在水中形成网状 结构 反而妨碍了泥沙颗粒的聚沉 因此 助凝剂的使用也有一个最适宜的浓度 三 实验仪器 药品与材料 三 实验仪器 药品与材料 1 实验仪器 电子天平 感量 0 001g 具塞比色管 小滴瓶 小烧杯 温度计 2 药品与材料 三氯化铁 化学纯 部分水解聚丙烯酰胺 工业品 污水 在 1L 水中加入 60g 高岭土 高速搅拌 20min 后 在室温下密闭养护 24h 25 四 设计实验内容 四 设计实验内容 实验过程中用目视比色法观察絮凝剂的净水现象和作用效果 以表格形式记录实验现象 和实验数据 1 单独使用混凝剂 测定实验条件下净化污水所需混凝剂的最适宜浓度 2 单独使用助凝剂 测定实验条件下助凝剂的最适宜使用浓度 3 助凝剂配合混凝剂使用 确定在助凝剂存在下混凝剂的最适宜浓度 五 数据处理 五 数据处理 计算净化污水所用混凝剂和助凝剂的最适宜质量浓度 用 mg L 表示 六 实验结果与讨论六 实验结果与讨论 1 分别说明混凝剂和助凝剂的作用机理 2 为何混凝剂和助凝剂都有最适宜的使用浓度 3 若水中的悬浮物不是固体颗粒 而是小油珠 请问本实验用的絮凝剂是否有净化水的 作用 26 6 5 4 3 2 1 絮凝剂在污水处理中的应用实验原始记录絮凝剂在污水处理中的应用实验原始记录 姓名 班级 同组者 实验日期 指导老师 签字 实验编号 单独加入混凝剂 滴 观察并记录实验现象 单独加入助凝剂 滴 观察并记录实验现象 助凝剂配合混凝剂使用 观察并记录实验现象 27 实验十 钻井液综合性能评价 一 实验目的 一 实验目的 1 通过查阅相关文献资料并结合课堂学习内容 了解钻井液的基本性能 学会钻井液基本性能的测定方法 2 设计实验方案 对给定钻井液的性能进行综合评价 二 实验原理 二 实验原理 钻井液主要性能包括密度 流变性能 滤失造壁性能和润滑性能 防塌性能 和抗温性能等 对这些综合性能进行评价 有利于对钻井