曾 鳴

（吉林油田油氣工程研究院 吉林松原 138000）

紅崗113-3區(qū)塊二元驅(qū)（聚合物+JN-1型表面活性劑）礦場試驗是中國石油天然氣集團(tuán)公司的重大試驗項目。隨著試驗的進(jìn)行，聚合物和表面活性劑的應(yīng)用越來越多，如為礦場試驗方案調(diào)整提供依據(jù)等，因此，如何檢測聚合物和JN-1型表面活性劑濃度顯得日益重要。

本項目利用液相色譜法檢測聚合物濃度，利用氣相色譜法檢測JN-1型表面活性劑濃度，同時考察了兩種方法的準(zhǔn)確性，并進(jìn)一步分析了聚合物分子量和JN-1表面活性劑對檢測結(jié)果的影響。

1 實驗用儀器及試劑

儀器：液相色譜儀（美國Agilent公司）；Agilent6890氣相色譜儀（包括氫火焰離子化檢測器、進(jìn)樣器、柱溫箱、色譜工作站等）；聚合物色譜專用柱（蘭州化學(xué)物理研究所）；氣相色譜專用分析柱（30m×0.32mm×0.33μm，蘭州化學(xué)物理研究所）；DZF-6051型真空干燥箱；電子天平（Max=220g，d=0.1mg）。

試劑：聚合物樣品（聚丙烯酰胺，固含量約90%，取自吉林油田紅113塊二元驅(qū)注入站）；液相色譜流動相（0.25mol/L NaH2PO4水溶液，經(jīng)0.45μm濾膜過濾）；淀粉－碘化鎘溶液、甲酸鈉溶液、飽和溴水、三水合乙酸鈉醋酸緩沖溶液等；吉林油田JN-1型表面活性劑，甲醇、乙醇、蒸餾水等

2 聚合物檢測方法研究

2.1 聚合物標(biāo)準(zhǔn)溶液制備

取現(xiàn)場應(yīng)用的聚合物直接作為標(biāo)準(zhǔn)品，根據(jù)其有效物含量和分子量，配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，有效物濃度分別為2.00、5.00、10.00、20.00、50.00、80.00、100.00mg/L。

2.2 液相色譜法檢測聚合物濃度

安裝聚合物專用色譜柱，配制流動相，開啟液相色譜儀并調(diào)節(jié)波長至200nm，測試每個標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖，用手動積分法測得峰面積。在Excel表格中輸入標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度和峰面積，獲得工作曲線方程。對于待測樣品，首先測試出聚合物峰面積，然后根據(jù)工作曲線方程，計算出聚合物濃度。

2.3 聚合物工作曲線的建立

以聚丙烯酰胺為標(biāo)樣，聚合物的有效物含量為89.66%，分子量為2500萬。用緩沖鹽溶液配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，有效物濃度分別為2.00、5.00、10.00、20.00、50.00、80.00、100.00mg/L。用液相色譜儀測試峰面積，通過濃度－峰面積曲線獲得工作曲線方程為y=8.385x-2.576（圖1），R2為0.9999。工作曲線選用的是分子量為2500萬的聚合物，具有一定代表性。

圖1 液相色譜法聚合物濃度檢測工作曲線

3 JN-1型表面活性劑檢測方法研究

3.1 采出液前處理及保留時間分析

由于采出液中往往含有聚丙烯酰胺成份，需在氣相色譜分析前除去樣品中的聚丙烯酰胺。采出液中的無機鹽、其他表面活性劑以及少量原油等組分，也需通過方法優(yōu)化選擇（色譜柱的制備、色譜條件的優(yōu)化篩選等）予以排除，以免影響待測樣品的準(zhǔn)確定量分析。

根據(jù)進(jìn)樣分析，JN-1型表活劑中陽離子組分保留時間約13.65min。

3.2 JN-1型表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液制備

以甲醇為溶劑，準(zhǔn)確配置濃度分別為10、25、50、100、200、500、1000、2000mg/L的一系列JN-1型表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液，作為繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的工作溶液。

3.3 JN-1型表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

在確定的色譜分離條件下，對不同濃度的JN-1型表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)大樣分析：以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，JN-1型表面活性劑對應(yīng)的色譜峰的峰面積為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸。通過濃度－峰面積曲線獲得工作曲線方程為y=0.2548x + 19.424（圖2），有良好的線性關(guān)系，R2為0.989，達(dá)到現(xiàn)場可采用標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 JN-1型表活劑濃度檢測標(biāo)準(zhǔn)曲線

4 不同分子量聚合物及復(fù)配后對液相色譜法檢測結(jié)果的影響

取分子量分別為1300萬、2000萬、3500萬的聚合物，并將1300萬與3500萬等比例復(fù)配后，然后在工作曲線濃度范圍內(nèi)，用緩沖鹽溶液配制一系列已知濃度聚合物溶液。用液相色譜儀測試峰面積，再用工作曲線方程y=8.385x-2.576計算出聚合物溶液濃度，并與已知濃度對比，用來驗證工作曲線的適用性。

由表1可知，聚合物分子量及不同分子量產(chǎn)品復(fù)配后對濃度測試偏差在±10%以內(nèi)。這表明以上樣品使用同一個工作曲線，均可獲得準(zhǔn)確的濃度結(jié)果。

5 紅崗水質(zhì)及不同聚合物檢測方法的對比研究

5.1 淀粉-碘化鎘法與液相色譜法的對比研究

油井污水成分復(fù)雜，顏色深淺不一，易對測試結(jié)果產(chǎn)生影響。在標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍內(nèi)，分別用紅崗清水、紅崗污水將分子量為2500萬的聚合物（聚丙烯酰胺）配制成一系列已知濃度（有效物濃度分別為5.00、10.00、30.00、50.00、80.00mg /L）的聚合物溶液，分別用淀粉－碘化鎘法和液相色譜法測定濃度（表2、表3）。

從測試結(jié)果可以看出：清水條件下，在工作曲線濃度范圍內(nèi)，淀粉－碘化鎘法和液相色譜法都很準(zhǔn)確，檢測結(jié)果與已知濃度符合得很好，偏差在±10%范圍內(nèi)；污水條件下，淀粉－碘化鎘法檢測結(jié)果與已知濃度相差很大，偏差在-33%～-50%。因此，液相色譜法的適應(yīng)性較好。

6 聚合物及表面活性劑檢測方法在礦場中的實際應(yīng)用

自2013年3月利用該方法對試驗區(qū)塊及周圍井進(jìn)行聚合物及表面活性劑檢測，檢測結(jié)果表明，試驗區(qū)北部聚合物濃度明顯高于南部，與動態(tài)吻合良好。同時，聚合物檢測發(fā)現(xiàn)試驗區(qū)出現(xiàn)明顯地聚合物外溢現(xiàn)象，現(xiàn)場根據(jù)此檢測結(jié)果，及時進(jìn)行調(diào)控，保證試驗效果。

表1 不同分子量聚合物液相色譜法濃度測定結(jié)果

表2 紅崗清水條件下聚合物濃度測定值

表3 紅崗污水條件下聚合物濃度測定值

7 結(jié)論

（1）建立了聚合物液相色譜檢測方法，不受聚合物分子量及復(fù)配影響，可準(zhǔn)確檢測采出液中聚合物的含量。該法的線性范圍為2～100mg/L，最小檢出量為3mg/L，完成一次分析約需5min。

（2）建立了JN-1型表面活性劑氣相色譜檢測方法，可有效分離干擾物質(zhì)，準(zhǔn)確靈敏地檢測采出液中JN-1型表面活性劑的含量。該法的線性范圍為10～2000mg/L，最小檢出量為10mg/L，完成一次分析約需25min。

（3）在測定聚合物溶液方面，淀粉－碘化鎘法和液相色譜法均能快速、準(zhǔn)確測定以清水配制的聚合物的濃度，但對污水配制的聚合物溶液，前者測試結(jié)果偏差很大，后者仍能適用。

（4）根據(jù)試驗區(qū)塊周圍井聚合物及表面活性劑的檢測結(jié)果，可對化學(xué)驅(qū)方案及時調(diào)控，從而保證試驗效果。同時，該方法也為完善二元驅(qū)監(jiān)測技術(shù)、現(xiàn)場動態(tài)分析和調(diào)控以及紅崗二元驅(qū)方案推廣提供技術(shù)支撐。

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