Введение 5
1 Литературная часть 7
1.1 Объект анализа 7
1.1.1 Буровые растворы 7
1.1.1.1 Свойства буровых растворов и их регулирование 8
1.1.1.2 Виды буровых растворов 9
1.2 Методы элементного анализа жидких сред 12
1.2.1 Атомно - эмиссионный анализ (АЭС) 12
1.2.1.1 Индуктивно-связанная плазма 13
1.2.1.2 Устройство атомно - эмиссионного спектрометра 14
1.2.2 Масс-спектрометрия 16
1.2.2.1 Устройство масс-спектрометра 16
1.3 Пробоподготовка жидких сред 17
1.3.1 Атомно-эмиссионная спектрометрия 17
1.3.2 Масс-спектрометрия 18
2 Экспериментальная часть 19
2.1 Приборы, реактивы и оборудование 19
2.2 Объекты исследования 20
2.3 Пробоподготовка 21
2.4 Методики экспериментов 22
2.4.1 Определение металлов (полный элементный анализ) методом АЭС с ИСП 22
2.4.1.1 Подготовка водного раствора к анализу, для определения
элементного состава 22
2.4.1.2 Подготовка образца, после отгонки с толуолом, к элементному
анализу 22
2.4.2 Определение полного элементного состава водной фракции методом
масс - спектрометрии 23
2.4.3 Определение содержания трития 24
2.5 Обсуждение результатов 25
2.5.1 Подготовка жидких проб к определению трития методом жидкостно -
сцинтилляционной спектрометрии 25
2.5.2 Результаты анализа методом АЭС с ИСП и ИСП МС 28
Выводы 32
Список литературы 33
Аннотация на английском языке
При бурении вращательным способом в скважине постоянно циркулирует жидкость, которая ранее рассматривалась только как средство для очищения от продуктов разрушения (шлама). В настоящее время она - один из главных факторов, обеспечивающих эффективность всего процесса бурения. При проведении буровых работ циркулирующую в скважине жидкость называют буровым раствором или промывочной жидкостью. Буровой раствор кроме удаления шлама должен выполнять другие важные функции, направленные на экономичное, эффективное и безопасное выполнение и завершение процесса бурения. По этой причине, состав буровых растворов и оценка свойств буровых растворов становились темой большого объема научно-практических исследований и анализа [1].
В настоящее время в мировой практике наблюдается рост глубин бурения скважин, а как следствие, увеличение опасности возникновения при этом различных осложнений. Кроме того, постоянно ужесточаются требования более полной и эффективной эксплуатации продуктивных пород. В этой связи буровой раствор должен иметь состав и свойства, которые обеспечивали бы возможность борьбы с большинством из возможных осложнений и не оказывали негативного воздействия на свойства проницаемости продуктивных пород [2].
Целью данной работы является выбор способа пробоподготовки бурового раствора для элементного анализа методами атомно-эмиссионной спектроскопии и масс-спектрометрии, обнаружение и исследование сверхнизких количеств бета - активных изотопов.
Для решения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Поиск литературных источников по теме исследования.
2. Выбор объектов исследования, исследование их физических свойств.
3. Определение трития, гидрокарбонатов и органического углерода, элементный анализ.
4. Выбор оптимального метода подготовки проб к анализу: фильтрование, отгонка азеотропной смеси.
5. Обобщение результатов.
1 Исследовали два способа пробоподготовки буровых растворов для элементного анализа.
2 Отделили макрокомпоненты из 8 образцов буровых растворов двумя методами: перегонкой азеотропной смеси с толуолом и фильтрованием через бумажный фильтр.
3 Предварительно определили содержание трития, гидрокарбонатов и органического углерода в образцах. Органические вещества, гидрокарбонаты и тритий задерживаются фильтрами и степень задержания определяется размером частиц.
4 Перед анализом жидкой фазы бурового шлама для определения субмикроколичеств естественных радионуклидов в качестве пробоподготовки можно рекомендовать использование отгонки с толуолом, для определения микро и макрокомпонентов - фильтрацию.
5 Определили содержание 15 макрокомпонентов в очищенных образцах методом АЭС с ИСП и масс - спектрометрии.
6 Установлено, что буровой шлам содержит высокие концентрации: K (25 - 194 мкг/л), Ca (270 - 420 мкг/л), Na (15 мкг/л - 6,6 мг/л), Mg (14 - 63 мкг/л), что указывает на сильную минерализацию раствора, которая способствует устойчивости стенок скважин при бурении.
