CN105223143A - 一种测定油田污水中压裂液含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测定油田污水中压裂液含量的方法。主要解决了应用现有技术不能准确测定油田污水中压裂液含量的问题。其特征在于：包括以下步骤：（1）水样中羟丙基瓜尔胶浓度测定：将待测水样配制为测定溶液，测得所述测定溶液吸光度值后，由测定溶液吸光度值在羟丙基瓜尔胶含量测定标准曲线上查得待测溶液中羟丙基瓜尔胶浓度，或直接代入标准曲线回归方程计算羟丙基瓜尔胶浓度；（2）压裂液含量的计算：根据羟丙基瓜尔胶在配方中的实际比例，计算水样中压裂液含量。该测定油田污水中压裂液含量的方法，能准确测定油田污水中压裂液含量，测定结果重现性好、误差小，提高了油田污水处理效率。

Description

一种测定油田污水中压裂液含量的方法

技术领域：

本发明涉及油田污水水质检测技术领域，具体地涉及一种测定油田污水中压裂液含量的方法。

背景技术：

随着石油资源的日趋紧张，各大油田主要增产措施为不断发展和应用大规模压裂技术。大规模应用压裂技术过程中产生了含有大量压裂液的油田污水，对生产和环境造成了十分严重的影响。高效处理含有压裂液的油田污水迫在眉睫。在油田压裂采出液处理过程中，对压裂液含量进行即时测定可以直观体现出对污水的处理效果，利于采出液处理工艺的设计与优化。目前，对油田污水中压裂液含量的测定方法还没有定论。有人根据污水中离子浓度进行压裂液含量的估算，其问题在于污水中的离子不仅仅来自于压裂液，地层中也可能会有相关离子溶解其中，从而对测定结果产生干扰，因此不能达到准确测定油田污水中压裂液的含量。

发明内容：

本发明在于克服背景技术中存在的应用现有技术不能准确测定油田污水中压裂液含量的问题，而提供一种测定油田污水中压裂液含量的方法。该测定油田污水中压裂液含量的方法，能准确测定油田污水中压裂液含量，测定结果重现性好、误差小，有助于提高油田污水处理效率。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该测定油田污水中压裂液含量的方法，包括以下步骤：

(1)水样中羟丙基瓜尔胶浓度测定：将待测水样配制为测定溶液，测得所述测定溶液吸光度值后，由测定溶液吸光度值在羟丙基瓜尔胶含量测定标准曲线上查得待测溶液中羟丙基瓜尔胶浓度，或直接代入标准曲线回归方程计算羟丙基瓜尔胶浓度；

(2)压裂液含量的计算：根据羟丙基瓜尔胶在配方中的实际比例，计算水样中压裂液含量。

所述步骤(1)中标准曲线绘制过程为：配制羟丙基瓜尔胶标准溶液，其浓度根据测定准确度要求和测定范围进行调整；之后，利用配制好的标准溶液加入显色剂制得5个测定溶液；然后，利用蒸馏水加入显色剂配制空白样；用分光光度计于595nm处测定上述5个测定溶液的吸光度值；以吸光度值A为纵坐标，测定溶液中羟丙基瓜尔胶实际含量为横坐标，对应数据点做曲线，通过线性拟合确定直线方程。

所述测定溶液配制过程为：量取水样体积范围控制在1.00～5.00mL之间，将量取液转移到25.00mL比色管中，加入8mL浓硫酸，100℃油浴、冰浴各3分钟后加入显色剂0.6mL，25℃水浴100分钟，最后以浓硫酸稀释至刻度，即为测定溶液。

压裂液含量测定的相关计算公式：

(1)标准曲线回归方程

A＝Kbc_络+B＝Kbnc_GV_取/25+B＝K’c_GV_取+B

(2)羟丙基瓜尔胶浓度计算公式

c_G＝(A-B)/(K’V_取)

(3)压裂液含量计算公式

c_压＝c_G/w

以上各式中：

A—吸光度

K—吸收系数，L/g·cm

b—比色皿厚度，cm

c_络—羟丙基瓜尔胶经显色反应生成的络合物浓度，g/L

c_G—羟丙基瓜尔胶浓度，g/L

n—羟丙基瓜尔胶与络合物之间的量比

V_取—测定时的取样体积，mL

25—显色溶液稀释体积，mL

K’—简化后的吸收系数，K’＝Kbn/25(标准曲线的斜率)

B—线性拟合确定的标准曲线截距

c_压—水样中压裂液的含量，g/L

w—压裂液配方中羟丙基瓜尔胶的实际比例

该测定油田污水中压裂液含量的方法原理为利用羟丙基瓜尔胶的显色特性，采用分光光度法跟踪测定各环节中羟丙基瓜尔胶的含量；根据压裂液基液配方中羟丙基瓜尔胶的比例，计算出油田污水处理过程中压裂液的含量。水样中有悬浮物而不澄清时，应事先过滤去除悬浮物，以免对吸光度测定结果产生干扰；待测水样体积量取范围为1.00mL-5.00mL；操作过程中，硫酸分两次加入，第一次旨在使所取水样中的羟丙基瓜尔胶在硫酸溶液中水解生成丙二醇，应振荡摇匀，使反应充分，第二次水浴后加入硫酸是为了促使络合物生成，混匀即可，避免使刚生成的络合物分解；读取吸光度要迅速，有效时间控制在5分钟以内，并对测定读数取平均值。配制羟丙基瓜尔胶标准溶液，其浓度根据测定准确度要求和测定范围进行调整，即实际水样浓度较高时配制较高浓度标准溶液，水样浓度较低时配制较低浓度标准溶液，以确保测得标准曲线的线性范围符合实际要求。

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：经该测定油田污水中压裂液含量的方法处理，通过检测压裂液中稳定的羟丙基瓜尔胶成分计算压裂液在油田污水中的含量，相比现有技术大大提高了测定结果准确度；采用了分光光度法，先进的仪器检测性能稳定、灵敏快捷；测定结果重现性好、误差小，所测得吸光度和羟丙基瓜尔胶含量的相关系数大于0.8，因此，本发明通过分光光度法测定羟丙基瓜尔胶含量，进而计算压裂液含量的技术方案可以大规模实施，大大满足了油田污水处理工艺中压裂液含量测定的需要，有助于提高油田污水处理效率，节约成本，保护环境。

具体实施方式：

下面结合实施例将对本发明作进一步说明：

实施例1

测定油田污水中压裂液含量的方法，包括以下步骤：

(1)绘制标准曲线：配制羟丙基瓜尔胶标准溶液浓度为2.0g/L，即取2.0g羟丙基瓜尔胶粉末溶解于1L蒸馏水中，加热搅拌使之溶解后，分别取1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL标准溶液到25.00mL比色管中，加入8mL浓硫酸，100℃油浴、冰浴各3分钟后加入显色剂3％茚三酮溶液0.6mL，25℃水浴100分钟，最后以浓硫酸稀释至刻度，即得5个测定溶液；接着配制空白样：取1.00mL蒸馏水到25.00mL比色管中，加入8mL浓硫酸，100℃油浴、冰浴各3分钟后加入显色剂3％茚三酮溶液0.6mL，25℃水浴100分钟，最后以浓硫酸稀释至刻度；然后用分光光度计于595nm处测定上述5个测定溶液的吸光度值，最好在5分钟内完成；以吸光度值A为纵坐标，测定溶液中羟丙基瓜尔胶实际含量为横坐标，对应数据点做曲线，通过线性拟合确定回归方程；

(2)测定水样中羟丙基瓜尔胶浓度：按上述步骤(1)中方法将待测水样配制为测定溶液：即量取水样体积范围控制在1.00～5.00mL之间，将量取液转移到25.00mL比色管中，加入8mL浓硫酸，100℃油浴、冰浴各3分钟后加入显色剂3％茚三酮溶液0.6mL，25℃水浴100分钟，最后以浓硫酸稀释至刻度，即为测定溶液；测得上述测定溶液吸光度值后，由以上所得标准曲线查得所测溶液中羟丙基瓜尔胶浓度，或直接代入步骤(1)所确定的标准曲线方程进行计算；所述步骤平行操作二～三次，取计算结果平均值；

(3)计算压裂液含量：根据羟丙基瓜尔胶在配方中的实际比例，计算水样中压裂液含量。

实验采用标准溶液浓度为2g/L，对最优条件下测得的显色溶液吸光度与水样中羟丙基瓜尔胶含量进行相关性回归分析，相关性系数皆大于0.8，说明吸光度和羟丙基瓜尔胶含量间存在显著线性关系。结果如表1所示。

表1吸光度与羟丙基瓜尔胶含量的相关性

日期	线性方程	相关性系数(R2)
			20141105	Y＝0.0542X-0.1792	0.8715
20141124	Y＝0.1636X-0.2483	0.9025
			20141217	Y＝0.1827X-0.1629	0.9814
20141222	Y＝0.2451X-0.3789	0.8896
			20150110	Y＝0.2967X-0.4721	0.9360

实施例2

根据油田实际采用压裂液的基液配方，自行配制羟丙基瓜尔胶溶液，其中羟丙基瓜尔胶、其余成分用量皆按配方比例添加，最后得到羟丙基瓜尔胶含量为3.5g/L的混合溶液。本实验所用溶液与之前绘制标准曲线所用溶液的区别在于引入了其它试剂成分，由此考查其它成分对测定结果准确度的影响。经30余次反复验证，所得测定结果与实配值3.5g/L基本相符，误差范围为4～10％。

本实施例中，通过对比试验，得出结论为：基液中其它组分对测定结果的影响在可接受误差范围之内。多次测量取平均值可以使误差减小。

实施例3

从油田压裂现场及污水处理联合站取样，采用实际应用羟丙基瓜尔胶原料进行标准曲线校正，之后对溶液中的压裂液含量进行测定。具体结果如表2所述。

表2油田现场取样中压裂液含量测定结果

本实施例中，可以看到测定结果符合实际情况，能够反映采出液中压裂液含量的变化规律，首日返排液中压裂液含量最高，接近100％，说明此时返排液中主要成分为压裂液，后续返排压裂液含量有所降低。联合站的来水水样中，压裂液含量大幅度降低，经沉淀处理后均未检出。这为现场污水处理的药剂投加量等工艺条件的设定提供了重要可靠的依据。

该测定油田污水中压裂液含量的方法在应用中，由于仪器系统、试剂环境等因素都是在随机变化的，故此应经常根据现场情况对标准曲线进行校正。即在现场测试条件下，采用实际选用的分光光度计及羟丙基瓜尔胶、浓硫酸、茚三酮等试剂，按上述方法配制标准溶液及其测定溶液，测定吸光度值，绘制标准曲线。

Claims (5)

1.一种测定油田污水中压裂液含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)水样中羟丙基瓜尔胶浓度测定：将待测水样配制为测定溶液，测得所述测定溶液吸光度值后，由测定溶液吸光度值在羟丙基瓜尔胶含量测定标准曲线上查得待测溶液中羟丙基瓜尔胶浓度，或直接代入标准曲线回归方程计算羟丙基瓜尔胶浓度；

(2)压裂液含量的计算：根据羟丙基瓜尔胶在配方中的实际比例，计算水样中压裂液含量。

2.根据权利要求1所述的测定油田污水中压裂液含量的方法，其特征在于：所述步骤(1)中标准曲线绘制过程为：配制羟丙基瓜尔胶标准溶液，其浓度根据测定准确度要求和测定范围进行调整；之后，利用配制好的标准溶液加入显色剂制得5个测定溶液；然后，利用蒸馏水加入显色剂配制空白样；用分光光度计于595nm处测定上述5个测定溶液的吸光度值；以吸光度值A为纵坐标，测定溶液中羟丙基瓜尔胶实际含量为横坐标，对应数据点做曲线，通过线性拟合确定直线方程。

3.根据权利要求1所述的测定油田污水中压裂液含量的方法，其特征在于：所述测定溶液配制过程为：量取水样体积范围控制在1.00～5.00mL之间，将量取液转移到25.00mL比色管中，加入8mL浓硫酸，100℃油浴、冰浴各3分钟后加入显色剂0.6mL，25℃水浴100分钟，最后以浓硫酸稀释至刻度，即为测定溶液。

4.根据权利要求1或2或3所述的测定油田污水中压裂液含量的方法，其特征在于：所述显色剂为3％茚三酮溶液。

5.根据权利要求1所述的测定油田污水中压裂液含量的方法，其特征在于：所述压裂液含量测定的相关计算公式为：

(1)标准曲线回归方程

A＝Kbc_络+B＝Kbnc_GV_取/25+B＝K’c_GV_取+B

(2)羟丙基瓜尔胶浓度计算公式

c_G＝(A-B)/(K’V_取)

(3)压裂液含量计算公式

c_压＝c_G/w

以上各式中：

A—吸光度

K—吸收系数，L/g^.cm

b—比色皿厚度，cm

c_络—羟丙基瓜尔胶经显色反应生成的络合物浓度，g/Lc_G—羟丙基瓜尔胶浓度，g/L

n—羟丙基瓜尔胶与络合物之间的量比

V_取—测定时的取样体积，mL

25—显色溶液稀释体积，mL

K’—简化后的吸收系数，K’＝Kbn/25

B—线性拟合确定的标准曲线截距

c_压—水样中压裂液的含量，g/L

w—压裂液配方中羟丙基瓜尔胶的实际比例。