CN101430289A

CN101430289A - 一种测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法

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Publication number: CN101430289A
Application number: CNA2008102300999A
Authority: CN
Inventors: 张颖; 于亮; 史荣久; 杨伟超; 韩斯琴; 冷胜兵; 倪志龙; 李慧; 徐慧
Original assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Current assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: CN101430289B

Abstract

本发明属于分析化学领域，具体为一种测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法，解决现有技术操作复杂、使用范围有限、准确度低、重现性差等问题。采出液先被一元强酸标准溶液滴定至3.45－3.55，挥发性脂肪酸(VFA)转化为非离子形式。然后，采出液转入装有回流冷凝装置的烧瓶中煮沸，VFA会完全挥发，H₂CO₃分解为CO₂和H₂O，CO₂会完全逸出，回流冷凝装置会将VFA完全保留在采出液中。再以一元强碱标准溶液将煮沸回流后的采出液滴定至为5.95－6.05，VFA被转化为其离子形式。由所消耗的强碱标准溶液的量，计算出VFA浓度。本发明为测定油田采出液中含量较低的挥发性脂肪酸提供了一个准确、简单、快速的测定方法。

Description

一种测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法

技术领域

本发明属于分析化学领域，具体为一种测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法。

背景技术

近年来通过对某些油田采出液检测结果的分析，科研人员认为挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids，VFA)在油田微生物腐蚀方面起至关重要作用，它为微生物在油田中的繁殖提供了天然碳源。VFA作为硫酸盐还原菌(SRB)在油层中生长的主要碳源，促进了硫酸盐还原菌在油田管道中的生长与繁殖，导致了SRB对油田管道腐蚀、堵塞等诸多有害作用。

VFA在油层中十分普遍，它是SRB生长繁殖过程的良好基质。在油层中VFA主要为醋酸盐和丙酸盐(比例约为25:1)，SRB利用油层中的VFA生长繁殖，产生大量的H₂S气体，从而导致油田采出液变酸，原油质量降低，加速了油田管材的腐蚀。因此，通过测定油田水中的VFA含量，从而了解SRB的生长繁殖状况，并为进一步了解油田管材的腐蚀情况、抑制SRB的生长和降低油田管材的腐蚀提供理论依据。

测定VFA的方法很多，有比色法、柱色谱法、纸色谱法及目前的气相色谱法等。比色法只能用于测单个挥发性脂肪酸，而不能测混合挥发性脂肪酸，使用范围非常有限。柱色谱法和纸色谱法分离时间长，试剂量大，准确度低，重现性差。色谱法还需要昂贵的仪器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法，解决现有技术操作复杂、使用范围非常有限、准确度低、重现性差等问题，采用该方法可以准确、简单、快速地测得油田采出液中挥发性脂肪酸的含量。

本发明采用的技术方案为：

一种测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法，取过滤后的油田采出液Vml于烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上搅拌的同时，使用pH计测定油田采出液的pH，用一元强酸(如盐酸)标准溶液(浓度为0.10mol/L)调节采出液pH值至3.45-3.55(最佳pH为3.50)，消耗的一元强酸标准溶液记作Aml。将调节pH后的采出液完全转移至磨口烧瓶中，并配套回流冷凝装置，将采出液加热至沸腾，并保持沸腾3-4min，然后停止加热，静置3-5min，以保证挥发性脂肪酸全部回流至烧瓶中，再将采出液全部转移回烧杯。以一元强碱(如NaOH)标准溶液(浓度为0.10mol/L)滴定煮沸后转移的采出液至pH为5.95-6.05(最佳pH为6.00)，消耗的一元强碱标准溶液记作Bml。按照如下公式计算挥发性脂肪酸含量。

VFA＝B×Cb×1000/V(mmol/L)

B为消耗的一元强碱标准溶液体积；Cb—NaOH标准溶液浓度；V—被测采出液体积；

本发明中，测定用采出液中VFA含量应不超过10mmol/L(毫摩尔/升)，采出液达到澄清，无固体杂质；若油田采出液浑浊，可以将采出液水样以中速定量滤纸过滤。

本发明中，盐酸或NaOH标准溶液浓度均为0.1M(摩尔/升)。

本发明中，煮沸后的采出液在用一元强碱标准液调节前，其温度和一元强酸调节时的采出液温度一致。

本发明中，在测量pH时应注意pH计的温度补偿，pH的两次测定均应在同一温度下进行，温差不超过1℃。

本发明中，磁力搅拌器转速以转子在烧杯中可以均匀混合采出液又不使采出液溅起为适。

本发明的主要原理为：

油田采出液其pH值大约在8.0左右，在此pH值条件下，CO₂主要以HCO₃ ^-形式存在，而VFA主要以其阴离子形式存在。本发明先以一元强酸标准溶液将采出液酸化至pH＝3.50，在此pH条件下，HCO₃ ^-几乎完全转化为H₂CO₃，VFA则几乎完全转化为其非离子形式，即强酸标准溶液中的H⁺一部分与HCO₃ ^-结合转化为H₂CO₃，另一部分与VFA阴离子结合转化为VFA的非离子形式。然后，采出液转入带有回流冷凝装置的烧瓶中煮沸3-4min，此时采出液中的H₂CO₃分解为CO₂和H₂O，采出液经加热煮沸后，CO₂会完全逸出，VFA也会完全挥发，但又因为有回流冷凝装置而完全保留在采出液中。再以一元强碱标准溶液将采出液滴定至pH＝6.00，在此pH值下VFA完全以其阴离子形式存在，即强碱标准溶中的OH^-逐一置换VFA中的H⁺。由消耗的一元强碱标准溶液的量，即可计算出采出液中VFA的浓度。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用回流滴定法测定油田采出液中挥发性脂肪酸，该方法简单，容易操作，测定时间短，需要的仪器一般实验室都具备，且测定结果较准确，对低浓度的测定也比较精确。

2、本发明为油田企业提供了一种方便开展的测定油田采液水中挥发性脂肪酸的方法，有利于油田企业实施采出液中挥发性脂肪酸测定的规模化实验和常规检验，对了解油田管道中硫酸盐还原菌的生长提供了理论依据。

具体实施方式

实施例1

本实施例分别配制已知浓度的甲酸钠、醋酸钠和丙酸钠溶液，应用本发明方法测定已知浓度溶液的VFA浓度，计算回收率。具体过程如下：

取分别配制已知浓度的甲酸钠、醋酸钠和丙酸钠溶液各100ml于烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上搅拌的同时，使用pH计测定溶液的pH，用盐酸标准溶液(浓度为0.10mol/L)调节溶液pH值至3.50，消耗的盐酸标准溶液分别为4.40、5.80和5.25ml。将调节pH后的溶液分别完全转移至磨口烧瓶中，并配套回流冷凝装置，将溶液加热至沸腾，并保持沸腾3min，然后停止加热，静置4min，再将溶液全部转移回烧杯。以NaOH标准溶液(浓度为0.10mol/L)滴定煮沸后转移的溶液至pH为6.00，消耗的NaOH标准溶液分别为4.80、5.90和5.30ml。按照如下公式计算挥发性脂肪酸含量：

VFA＝B×Cb×1000/V(mmol/L)

B—消耗的NaOH标准溶液体积；Cb—NaOH标准溶液浓度；V—被测甲酸钠、醋酸钠或丙酸钠溶液的体积，结果如表1。

表1.已知浓度甲酸钠、醋酸钠和丙酸钠单一溶液测定值

	HCOO^-	CH₃COO^-	CH₃CH₂COO^-
	HCOO^-	CH₃COO^-	CH₃CH₂COO^-	实际值	4.81	6.1	5.21
滴定值	4.80	5.90	5.30	实际值	4.81	6.1	5.21
滴定值	4.80	5.90	5.30	回收率	99.8％	96.7％	101.7％

其中，回收率＝滴定值/实际值，单位：mmol/L。

实施例1的结果表明此方法对溶液中单一成分挥发性脂肪酸(主要为短链，如甲酸、乙酸、丙酸等)浓度的检测准确，回收率可达100％±4％以内。

实施例2

本实施例分别配制已知浓度的甲酸钠、醋酸钠和丙酸钠混合溶液，应用本发明方法测定已知浓度溶液的VFA浓度，计算回收率。具体过程如下：

配制已知浓度的甲酸钠溶液、醋酸钠溶液和丙酸钠混合溶液，取甲酸钠和醋酸钠分析纯固体各0.025g加水定容至100ml；取醋酸钠和丙酸钠分析纯固体各0.025g定容至100ml；取甲酸钠和丙酸钠分析纯固体各0.025g加水定容至100ml；取上述三种分析纯固体各0.015g加水定容至100ml(其中甲酸钠为HCOONa 2H₂O)。将配制混合溶液分别转移至烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上搅拌的同时，使用pH计测定溶液的pH，用盐酸标准溶液(浓度为0.10mol/L)调节溶液pH值至3.50，消耗的盐酸标准溶液分别为4.95、5.20、4.55和4.75ml。将调节pH后的溶液分别完全转移至磨口烧瓶中，并配套回流冷凝装置，将溶液加热至沸腾，并保持沸腾4min，然后停止加热，静置5min，再将溶液全部转移回烧杯。以NaOH标准溶液(浓度为0.10mol/L)滴定煮沸后转移的溶液至pH为6.00，消耗的NaOH标准溶液分别为5.25、5.50、4.85和4.95ml。按照如下公式分别计算挥发性脂肪酸含量：

VFA＝B×Cb×1000/V(mmol/L)

B—消耗的NaOH标准溶液体积；Cb—NaOH标准溶液浓度；V—被测各混合溶液的体积，结果如表2。

表2.已知浓度甲酸钠、醋酸钠和丙酸钠混合溶液的实际测定值

	HCoO^-和CH₃COO^-	CH₃COO^-和CH₃CH₂COO^-	HCOO^-和CH₃CH₂COO^-	HCOO^-、CH₃COO^-和CH₃CH₂COO^-
	HCoO^-和CH₃COO^-	CH₃COO^-和CH₃CH₂COO^-	HCOO^-和CH₃CH₂COO^-	HCOO^-、CH₃COO^-和CH₃CH₂COO^-	实际值	5.45	5.65	5.0	4.8
滴定值	5.25	5.50	4.85	4.95	实际值	5.45	5.65	5.0	4.8
滴定值	5.25	5.50	4.85	4.95	回收率	96.3％	97.3％	97％	103％

实施例2的结果表明此方法对溶液中混合成分挥发性脂肪酸(主要为短链，如甲酸、乙酸、丙酸等)浓度的检测准确，回收率可达100％±5％以内。

实施例3

本实施例取某油田采出液以中速定量滤纸过滤至澄清，应用本发明方法测定溶液的VFA浓度。具体过程如下：

取上述过滤后的油田采出液50ml于烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上搅拌的同时，使用pH计测定油田采出液的pH，用盐酸标准溶液(浓度为0.1mol/L)调节采出液pH值至3.50，消耗的盐酸标准溶液分别为5.50和5.65ml。将调节pH后的采出液完全转移至磨口烧瓶中，并配套回流冷凝装置，将采出液加热至沸腾，并保持沸腾3min，然后停止加热，静置4min，再将采出液全部转移回烧杯。以NaOH标准溶液(浓度为0.1mol/L)滴定煮沸后转移的采出液至pH为6.00，消耗的NaOH标准溶液分别为4.25和4.30ml。按照如下公式计算挥发性脂肪酸含量：

VFA＝B×Cb×1000/V(mmol/L)

Cb—NaOH标准溶液浓度；V—测采出液体积；

B—消耗的NaOH标准溶液体积；Cb—NaOH标准溶液浓度；V—被测采出液的体积，结果如表3。

表3.油田采出水水样平行样品中挥发性脂肪酸含量测定结果

	取样体积(ml)	NaOH标准溶液用量(ml)	VFA浓度(mM)
	取样体积(ml)	NaOH标准溶液用量(ml)	VFA浓度(mM)	1	50	4.25	8.5
2	50	4.30	8.6	1	50	4.25	8.5

表3中，1和2为采出液样品的两个平行处理。

实施例3的结果表明此方法对于测定单一油田采出水水样中挥发性脂肪酸浓度的重现性极好，误差小于1％。

实施例4

本实施例在某油田采油二厂采出液的不同处理位点取水样，以中速定量滤纸过滤至澄清后，本发明方法测定溶液的VFA浓度。具体过程如下：

取上述过滤后的油田水样50ml于烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上搅拌的同时，使用pH计测定油田水样的pH，用盐酸标准溶液(浓度为0.1mol/L)调节水样pH值至3.50，消耗的盐酸标准溶液分别为5.25、4.90和4.75ml。将调节pH后的水样完全转移至磨口烧瓶中，并配套回流冷凝装置，将水样加热至沸腾，并保持沸腾4min，然后停止加热，静置3min，再将水样全部转移回烧杯。以NaOH标准溶液(浓度为0.1mol/L)滴定煮沸后转移的水样至pH为6.00，消耗的NaOH标准溶液分别为3.80、2.65和3.35ml。按照如下公式计算挥发性脂肪酸含量：

VFA＝B×Cb×1000/V(mmol/L)

Cb—NaOH标准溶液浓度；V—被测水样体积；

B—消耗的NaOH标准溶液体积；Cb—NaOH标准溶液浓度；V—测水样的体积，结果如表4。

表4.油田采出水不同处理位点水样中挥发性脂肪酸含量测定结果

	取样体积(ml)	NaOH标准溶液用量(ml)	VFA浓度(mM)
	取样体积(ml)	NaOH标准溶液用量(ml)	VFA浓度(mM)	井口	50	3.80	7.6
一级沉降进水	50	2.65	5.3	井口	50	3.80	7.6
一级沉降进水	50	2.65	5.3	回注水	50	3.35	6.7

实施例4的结果表明此方法适用于各类油田采出水水样中挥发性脂肪酸的浓度检测。

本发明中，测定用采出液中VFA含量应不超过10mmol/L(毫摩尔/升)，若油田采出液浑浊可以将采出液以中速定量滤纸过滤，盐酸及NaOH标准溶液浓度均为0.1M(摩尔/升)，在测量pH时应注意pH计的温度补偿，pH的两次测定均应在同一温度下进行，温差不超过1℃，磁力搅拌器转速以转子在烧杯中可以均匀混合采出液又不使采出液溅起为适。

Claims

1、一种测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法，其特征在于：采出液先被一元强酸标准溶液滴定至pH＝3.45-3.55，此pH值下，挥发性脂肪酸转化为非离子形式；然后，采出液转入装有回流冷凝装置的烧瓶中煮沸3-4min后，停止加热并静置3-5min，挥发性脂肪酸会完全挥发，同时因为存在回流冷凝装置而将挥发性脂肪酸完全保留在采出液中；再以一元强碱标准溶液将煮沸回流后的采出液滴定至pH＝5.95-6.05，在此pH下，挥发性脂肪酸被转化为其离子形式；由消耗的强碱标准溶液的量，根据公式计算出挥发性脂肪酸的浓度，测定挥发性脂肪酸的公式为：VFA＝B×Cb×1000/V(mmol/L)，其中B为消耗的一元强碱标准溶液体积，Cb为一元强碱标准溶液浓度，V为被测采出液体积。

2、按照权利要求1所述的测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法，其特征在于：一元强酸标准溶液为0.10mol/L的HCl溶液，一元强碱标准溶液为0.10mol/LNaOH溶液。

3、按照权利要求1所述的测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法，其特征在于：使用一元强酸标准溶液调节采出液至最佳pH为3.50。

4、按照权利要求1所述的测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法，其特征在于：煮沸后的采出液在用一元强碱标准液调节前，其温度和一元强酸调节时的采出液温度一致。

5、按照权利要求1所述的测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法，其特征在于：使用一元强碱标准溶液调节采出液至最佳pH为6.00。

6、按照权利要求1所述的测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法，其特征在于：所有用来测定pH的采出液温度一致，温差小于1℃。

7、按照权利要求1所述的测定油田采出液中挥发性脂肪酸的方法，其特征在于：所取的测定采出液，控制其中挥发性脂肪酸含量不超过10mmol/L，采出液达到澄清，无固体杂质，浑浊采出液以中速定量滤纸过滤。