CN104458629A - 一种聚驱产出液中聚合物浓度的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚驱产出液中聚合物浓度的检测方法。该方法包括如下步骤：1)采用现场配注水，配制至少5个不同浓度的聚合物标准水溶液；2)在聚合物标准水溶液中分别加入消解剂和助剂，加热进行消解反应，降温后加入酸溶液中和；利用紫外分光光度计，分别测定聚合物标准溶液在波长220nm和275nm处的吸光度、参比在波长220nm和275nm处的吸光度，分别计算其校正吸光度，以聚合物标准水溶液的浓度为横坐标，聚合物标准水溶液的校正吸光度与参比的校正吸光度的差值为纵坐标，绘制标准曲线；(3)取待测聚驱产出液样品进行过滤，重复步骤2)，聚驱产出液样品在消解后再次进行过滤，得待测样品中聚合物浓度。本发明方法简单快速，试剂无毒难挥发，准确度高。

Description

一种聚驱产出液中聚合物浓度的检测方法

技术领域

本发明涉及一种聚驱产出液中聚合物浓度的检测方法，属于定量分析领域。

背景技术

聚合物驱提高采收率技术已经成为油田增储上产和稳油控水的重要技术之一，矿场试验与应用证实了其技术可靠性与经济有效性。迅速准确检测出产出液中聚合物浓度是聚合物驱动态监测的一项重要内容，对及时跟踪聚合物驱油动态、调整聚驱方案和进行聚驱数值模拟具有重要意义，是影响聚驱矿场试验及工业化成功实施的关键因素之一。

目前，聚丙烯酰胺类聚合物浓度的检测方法主要包括凝胶色谱法、粘度法、浊度法、化学发光定氮法、超滤浓缩薄膜干燥法及淀粉-碘化镉法。凝胶色谱法仪器昂贵，测试前需要繁琐的仪器调试。粘度法并不适用于采出液中聚合物浓度的测定，聚合物溶液在驱油过程中，经过高温降解、井筒及地层剪切后，浓度与粘度的线性关系遭到破坏，同时溶液粘度水质矿化度影响较大，易造成较大误差。浊度法测定过程中吸光值受溶液颜色影响严重，测定误差较大。化学发光定氮法是指样品在高温富氧条件下，氮化物转变成激发态的二氧化氮，激发态二氧化氮回到基态时释放出特定波长的光，其发光强度与氮含量成正比，聚合物浓度与其氮含量成正比，因此聚合物浓度与发光强度成正比，二者成线性关系，然而该方法需用高纯氧和高纯氩等材料，油田现场很难满足操作条件。超滤浓缩薄膜干燥法是采用超滤膜浓缩产出液，然后经过蒸发、干燥、称量等步骤确定聚合物浓度，测试时间长，且当聚合物浓度较小时，误差较大。油田现场广泛应用的淀粉-碘化镉法，操作步骤繁琐，所使用的溴水和冰醋酸，具强腐蚀性和挥发性，对检测人员的身体健康及环境均存在危害。

聚驱采出液中除聚合物外，往往含有微生物、溶解油、乳化油及固体悬浮物等杂质，在测定过程中，如不进行预处理，去除测定干扰，往往存在误差大、数据重现性差等问题，造成聚合物浓度测定数据失真。上述方法中除超滤膜浓缩薄膜干燥法外，均未考虑对采出液进行预处理纯化。然而，超滤膜浓缩薄膜干燥法中，对采出液依次进行粗滤、除氧、正戊烷萃取抽提，5μm微滤膜过滤，超滤膜浓缩等反复处理，去除水中无机盐等小分子物质及大部分水，最后经干燥称重确定聚合物浓度。该方法为达到准确测定的目的，预处理步骤过于繁琐，且时间较长，还需要用到ICP等离子发射光谱仪等设备，并不能满足油田现场快速准确检测的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚驱产出液中聚合物浓度的检测方法，具体采用“微滤膜-定氮”的方法来检测聚驱产出液中聚合物浓度。该方法解决了现有检测方法操作复杂、试剂有毒易挥发、误差较大、数据重现性差等问题。

本发明提供的一种聚驱产出液(聚合物驱油后产出液)中聚合物浓度的检测方法，包括如下步骤：

(1)采用现场配注水，配制至少5个不同浓度的聚合物标准水溶液；

(2)在所述聚合物标准水溶液中分别加入消解剂和助剂，加热进行消解反应，降温后加入酸溶液；利用紫外分光光度计，分别测定消解之后的聚合物标准溶液在波长220nm和275nm处的吸光度，分别记为(A_X)₂₂₀和(A_X)₂₇₅，式中的X为所述聚合物标准溶液的标号，X为自然数；分别测定参比在波长220nm和275nm处的吸光度，分别记为(A₀)₂₂₀和(A₀)₂₇₅；

所述参比为所述现场配注水；

按照下述公式(1)和(2)分别计算所述聚合物标准水溶液和所述参比的校正吸光度，分别记为A_X和A₀，

A_X＝(A_X)₂₂₀－2(A_X)₂₇₅  (1)

A₀＝(A₀)₂₂₀－2(A₀)₂₇₅  (2)

按照下述公式(3)计算所述聚合物标准水溶液的校正吸光度与所述参比的校正吸光度的差值，记为A，

A＝A_x－A₀  (3)

以所述聚合物标准水溶液的浓度为横坐标，所述聚合物标准水溶液的校正吸光度与所述参比的校正吸光度的差值A为纵坐标，绘制标准曲线并拟合线性方程；

(3)取待测聚驱产出液样品进行过滤，重复上述步骤(2)，其中，所述聚驱产出液样品在所述消解后再次进行过滤，得到待测聚驱产出液样品的校正吸光度与所述参比的校正吸光度的差值，根据所述线性方程即得到所述待测聚驱产出液样品中所述聚合物的浓度。

上述检测方法中，所述聚合物为聚丙烯酰胺。

上述检测方法中，所述聚丙烯酰胺的分子量为800～2800万，具体可为1200～2000万、1200万或2000万；水解度为10％～50％，具体可为25％～30％、25％或30％。

上述检测方法中，所述聚合物标准水溶液的浓度为0～300mg/L，具体可为0、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260、280和300mg/L。

上述检测方法中，所述聚合物标准水溶液可由聚合物母液稀释得到；所述聚合物母液由聚合物标准品与油田现场配注水混合后经静置过夜得到，具体可通过将聚合物标准品(聚合物干粉)在油田现场配注温度下加入到现场配注水中经搅拌得到，所述搅拌速度可为300～500rpm；

所述聚合物母液的浓度可为5000～10000mg/L。

上述检测方法中，所述消解剂为过硫酸钾，所述助剂为氢氧化钠的水溶液；

所述消解剂和所述助剂的加入量如下：1mL所述聚合物标准溶液加水稀释至10mL后，所述消解剂的加入量为0.5g，所述助剂的加入量为1mL，所述助剂的浓度为0.5g/L。

上述检测方法中，所述消解反应的温度为120～124℃，具体可为120℃；所述消解反应的时间为30～60min，具体可为30min；

所述降温降至20～30℃，所述降温后混匀。

上述检测方法中，所述酸溶液为盐酸溶液；

所述酸溶液的加入量如下：1mL所述聚合物标准水溶液加水稀释至10mL后，所述酸溶液的加入量为1mL，所述酸的浓度为0.2g/L。

上述检测方法中，加入酸溶液之后还包括自然沉降的步骤，沉降时间30min以上，取上清液进行测定。

上述检测方法中，所述过滤可将所述产出液中的固体悬浮物、油类、细菌等杂质被截留，所述聚合物随水全部透过，避免测定时误差干扰；

上述检测方法中，所述过滤采用滤膜；所述过滤采用滤膜，所述滤膜为微滤膜，具体可通过用注射器吸取所述产出液，插上微滤膜针头式过滤器，手推注射器实现过滤，所述过滤器的直径可为20～50mm；

所述微滤膜的孔径可为0.1～0.8μm，具体可为0.22μm或0.45μm。

上述检测方法中，所述微滤膜的材质为聚醚砜、醋酸纤维、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和尼龙中的任一种。

本发明提供的聚驱产出液中聚合物浓度的检测方法，测试简单快速(2h内可同时完成25～30个样品测试)，设备简单，操作方便快捷，所用试剂无毒难挥发，对环境无污染，数据重现性好，精度和准确度高，尤其是适用于复杂环境条件下油田采出液中聚合物浓度的测定。

附图说明

图1为实施例1中双波长分光光度差值-聚合物浓度标准曲线。

图2为本发明实施例中微滤膜针头式过滤器在使用前后的对比图。

图3为本发明实施例中经微滤膜针头式过滤器过滤前后产出液的水质对比图，其中左图为过滤前产出液的照片，右图为过滤后产出液的照片。

图4为实施例2中双波长分光光度差值-聚合物浓度标准曲线。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、聚驱产出液中聚丙烯酰胺浓度的检测方法

某油田现场采用水解度为25％的聚丙烯酰胺(分子量为1200万)，其采出液(聚驱产出液)中聚合物浓度采用以下步骤进行测定：

1)50℃、400rpm条件下将上述聚丙烯酰胺(分子量为1200万)干粉与现场配注水混合，完全溶解后静置过夜，得5000mg/L聚丙烯酰胺母液，将聚丙烯酰胺母液用现场配注水稀释成浓度分别为0、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300mg/L的聚丙烯酰胺标准水溶液。

2)分别移取1mL上述聚丙烯酰胺标准水溶液于玻璃比色管中，加水稀释至10mL，加入0.5g过硫酸钾粉末，1mL NaOH溶液(0.5g/L)，摇匀，将比色管置于WTWCR2200型加热消解器中，继续加热至120℃开始计时，保持温度在120℃30min后，移去外盖，取出比色管冷却至25℃，剧烈摇晃10min。比色管中加入1mL的HCl溶液(0.2g/L)后混合均匀，静置自然沉降30min后，保留上清液；使用石英比色皿，在紫外分光光度计上，以现场配注水作参比，分别于波长220nm和275nm处测定吸光度。零浓度的校正吸光度记为A₀，其它浓度的校正吸光度记为A_X及其差值A按照以下公式计算：

A₀＝(A₀)₂₂₀－2(A₀)₂₇₅

A_X＝(A_X)₂₂₀－2(A_X)₂₇₅

A＝A_X－A₀

以聚丙烯酰胺标准水溶液中聚合物(聚丙烯酰胺)的浓度(C，mg/L)为横坐标，对应A值为纵坐标，绘制双波长分光光度差值-聚合物浓度标准曲线(图1)。拟合A-C的线性关系方程式(A＝K·C+B)，确定K及B值，得线性方程：A＝0.00151×C+0.0178。

3)10mL注射器吸取采出液8mL，通过孔径尺寸为0.45μm的聚偏氟乙烯(PVDF)针头式过滤器进行过滤，得透过液。移取透过液1mL于玻璃比色管中，加水稀释至10mL，加入0.5g过硫酸钾粉末，1mL NaOH溶液(0.5g/L)，摇匀，将比色管置于WTWCR2200型加热消解器中，继续加热至120℃开始计时，保持温度在120℃30min后，移去外盖，取出比色管冷却至25℃，剧烈摇晃10min。比色管中加入1mL的HCl溶液(0.2g/L)后混合均匀，静置自然沉降30min后，再经孔径尺寸为0.45μm的聚偏氟乙烯(PVDF)针头式过滤器过滤。由图2和图3可看出，经针头式微滤膜过滤后，水质中油、悬浮颗粒等均被截留。透过液使用石英比色皿，在紫外分光光度计上，以现场配注水作参比，分别于波长220nm和275nm处测定吸光度，按照上述2)中的计算公式得A。

做五组平行实验，分别代入A-C线性方程A＝0.00151×C+0.0178，求出采出液中聚合物浓度。具体实验数据如表1所示。结果显示，相对标准偏差均小于3％，数据重现性好。

表1聚驱产出液中聚合物的浓度

实施例2、聚驱产出液中聚丙烯酰胺浓度的检测方法

某油田现场采用水解度为30％的聚丙烯酰胺(分子量为2000万)，其采出液中聚合物浓度采用以下步骤进行测定：

1)50℃、400rpm条件下将上述聚丙烯酰胺(分子量为2000万)干粉与现场配注水混合，完全溶解后静置过夜，得5000mg/L)聚丙烯酰胺母液，经聚丙烯酰胺母液用现场配注水稀释成浓度分别为0、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300mg/L的聚合物标准水溶液。

2)移取1mL上述聚丙烯酰胺标准水溶液于玻璃比色管中，加水稀释至10mL，加入0.5g过硫酸钾粉末，1mL NaOH溶液(0.5g/L)，摇匀，将比色管置于WTWCR2200型加热消解器中，继续加热至120℃开始计时，保持温度在120℃30min后，移去外盖，取出比色管冷却至25℃，剧烈摇晃10min。比色管中加入1mL的HCl溶液(0.2g/L)后混合均匀，静置自然沉降30min后，保留上清液；使用石英比色皿，在紫外分光光度计上，以现场配注水作参比，分别于波长220nm和275nm处测定吸光度。零浓度的校正吸光度记为A₀，其他浓度的校正吸光度记为A_X及其差值A按照以下公式计算：

A₀＝(A₀)₂₂₀－2(A₀)₂₇₅

A_X＝(A_X)₂₂₀－2(A_X)₂₇₅

A＝A_x－A₀

以聚丙烯酰胺标准水溶液中聚合物(聚丙烯酰胺)的浓度(C，mg/L)为横坐标，对应A值为纵坐标，绘制双波长分光光度差值-聚合物浓度标准曲线(图4)。拟合A-C的线性关系方程式，确定K及B值，得线性方程：A＝0.00142×C+0.0154。

3)10mL注射器吸取采出液8mL，通过孔径尺寸为0.22μm的尼龙针头式过滤器进行过滤，得透过液。移取透过液1mL于玻璃比色管中，加水稀释至10mL，加入0.5g过硫酸钾粉末，1mL NaOH溶液(0.5g/L)，摇匀，将比色管置于WTWCR2200型加热消解器中，继续加热至120℃开始计时，保持温度在120℃30min后，移去外盖，取出比色管冷却至25℃，剧烈摇晃10min。比色管中加入1mL的HCl溶液(0.2g/L)后混合均匀，静置自然沉降30min后，再经孔径尺寸为0.22μm的尼龙针头式过滤器过滤。经针头式微滤膜过滤后，水质中油、悬浮颗粒等均被截留，过滤前后的效果与图2和图3无实质性差别。透过液使用石英比色皿，在紫外分光光度计上，以现场配注水作参比，分别于波长220nm和275nm处测定吸光度。按照上述2)中的计算公式得A。

做五组平行实验，分别代入A-C线性方程A＝0.00142×C+0.0154，求出采出液中聚合物浓度。具体实验数据如表2所示。结果显示，相对标准偏差均小于4％，数据重现性好，准确性高。

表2聚驱产出液中聚合物的浓度

Claims (9)

1.一种聚驱产出液中聚合物浓度的检测方法，包括如下步骤：

(1)采用现场配注水，配制至少5个不同浓度的聚合物标准水溶液；

(2)在所述聚合物标准水溶液中分别加入消解剂和助剂，加热进行消解反应，降温后加入酸溶液中和；利用紫外分光光度计，分别测定所述聚合物标准溶液在波长220nm和275nm处的吸光度，分别记为(A_X)₂₂₀和(A_X)₂₇₅，式中的X为所述聚合物标准溶液的标号，X为自然数；分别测定参比在波长220nm和275nm处的吸光度，分别记为(A₀)₂₂₀和(A₀)₂₇₅；

所述参比为所述现场配注水；

按照下述公式(1)和(2)分别计算所述聚合物标准水溶液和所述参比的校正吸光度，分别记为A_X和A₀，

A_X＝(A_X)₂₂₀－2(A_X)₂₇₅    (1)

A₀＝(A₀)₂₂₀－2(A₀)₂₇₅    (2)

按照下述公式(3)计算所述聚合物标准水溶液的校正吸光度与所述参比的校正吸光度的差值，记为A，

A＝A_X-A₀    (3)

以所述聚合物标准水溶液的浓度为横坐标，所述聚合物标准水溶液的校正吸光度与所述参比的校正吸光度的差值A为纵坐标，绘制标准曲线并拟合线性方程；

(3)取待测聚驱产出液样品进行过滤，重复上述步骤(2)，其中，所述聚驱产出液样品在所述消解后再次进行过滤，得到待测聚驱产出液样品的校正吸光度与所述参比的校正吸光度的差值，根据所述线性方程即得到所述待测聚驱产出液样品中所述聚合物的浓度。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述聚合物为聚丙烯酰胺。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：所述聚丙烯酰胺的分子量为800～2800万，水解度为10～50％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的检测方法，其特征在于：所述聚合物标准水溶液的浓度为0～300mg/L。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的检测方法，其特征在于：所述消解剂为过硫酸钾，所述助剂为氢氧化钠溶液；

所述消解剂和所述助剂的加入量如下：1mL所述聚合物标准水溶液加水稀释至10mL后，所述消解剂的加入量为0.5g，所述助剂的加入量为1mL，所述助剂的浓度为0.5g/L。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的检测方法，其特征在于：所述消解反应的温度为120～124℃，时间为30～60min；

所述降温降至20～30℃，所述降温后混匀。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的检测方法，其特征在于：所述酸溶液为盐酸溶液；

所述酸溶液的加入量如下：1mL所述聚合物标准水溶液加水稀释至10mL后，所述酸溶液的加入量为1mL，所述酸的浓度为0.2g/L。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的检测方法，其特征在于：所述过滤采用滤膜；

所述滤膜为微滤膜；

所述微滤膜的孔径为0.1～0.8μm。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述微滤膜的材质为聚醚砜、醋酸纤维、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和尼龙中的任一种。