南 源 張澤佳 陳小娟 馬雙政 張耀元 曾金輝 李志蘭 梁益光

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，廣東 湛江524057）

1 概述

鐵離子含量是注水水質(zhì)監(jiān)測(cè)和海管腐蝕監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)，油田水鐵離子超標(biāo)會(huì)給油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)帶來(lái)極大的影響。主要體現(xiàn)在以下三方面：一是對(duì)注水水質(zhì)的影響，尤其是對(duì)懸浮物含量及粒徑分布檢測(cè)結(jié)果的影響；二是使注水管網(wǎng)腐蝕程度增加;三是易造成地層污染和堵塞，降低地層的吸水能力，增加大量的措施費(fèi)用[1]。

常用的油田水中鐵離子含量測(cè)定方法主要有兩類，一是原子光譜法，包括原子吸收光譜法、ICP 光譜法等，此方法準(zhǔn)確度高、檢出限低，但儀器昂貴；二是分光光度法，此方法儀器成本低、操作簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛，其中又以鄰菲啰啉比色法使用最為廣泛[2]。

但在油氣田注入水水質(zhì)普查或快速監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)時(shí)，常采用HACH 粉枕試劑快速測(cè)鐵法測(cè)定鐵離子含量[3]。本文分別采用HACH 粉枕試劑快速測(cè)鐵法、鄰菲啰啉分光光度法和ICP 光譜法測(cè)定鐵離子，并對(duì)這三種實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析和對(duì)比，以期為油田水中鐵離子的測(cè)定方法提供參考。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器設(shè)備

紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，DR5000 型，美國(guó)哈希公司

電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀，iCAP7400，美國(guó)賽默飛世爾科技公司

2.2 試劑準(zhǔn)備

HACH 粉枕試劑，編號(hào)103769-CN

鹽酸溶液（1+1）

硫酸溶液（1+1）

HAc-NaAc 緩沖溶液（pH≈5.0）

鹽酸羥胺溶液（10%）

鄰菲啰啉溶液（0.5%）

鐵標(biāo)準(zhǔn)貯備液（100ug/mL）

鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液（25ug/mL）

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1 鄰菲啰啉分光光度法[4]

亞鐵離子在pH 值3～9 的條件下，與鄰菲啰啉（1，10－二氮雜菲） 反應(yīng)，生成桔紅色絡(luò)合離子：3C12H8N2+Fe2+→［Fe（C12H8N2）3］2+，此絡(luò)合離子在pH 值3～4.5 時(shí)最為穩(wěn)定。水中三價(jià)鐵離子用鹽酸羥胺還原成亞鐵離子，可用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)510nm 處測(cè)其吸光度。由標(biāo)準(zhǔn)曲線查得相應(yīng)的總鐵含量，計(jì)算出試樣中總鐵的質(zhì)量濃度。

2.3.2 HACH 粉枕試劑快速測(cè)鐵法[5]

HACH 鐵試劑粉枕包的主要成分包括緩沖物質(zhì)碳酸氫鈉、指示劑鄰菲羅啉和還原劑鹽酸羥胺。實(shí)際上，HACH 粉枕試劑快速測(cè)鐵法的原理與鄰菲啰啉分光光度法基本相似。

2.3.3 ICP 光譜法（ICP 光譜法）[6]

經(jīng)過(guò)加酸消解的水樣注入電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜以后，目標(biāo)元素在等離子體火炬中被氣化、電離、激發(fā)并輻射出特征曲線，在一定的濃度范圍內(nèi)，其特征譜線的強(qiáng)度與元素的濃度成正比。

3 結(jié)果與討論

3.1 精密度與準(zhǔn)確度

3.1.1 方法精密度

取同一水樣，分別采用上述三種實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定總鐵含量，平行測(cè)定5 次，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1 可知，三種分析方法中ICP 光譜法的平行性相對(duì)較好，相對(duì)極差為2.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.8%，精密度較高，鄰菲羅啉分光光度法次之。

表1 精密度測(cè)試數(shù)據(jù)

3.1.2 方法準(zhǔn)確度

為了檢驗(yàn)分析方法的準(zhǔn)確度，以同一批水樣為基礎(chǔ)，加入一定含量的鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液，測(cè)定其回收率，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知ICP 光譜法的加標(biāo)回收率最高，三種分析方法的平均加標(biāo)回收率都達(dá)到96%以上，在規(guī)定的范圍（95%～105%）[7]內(nèi)，說(shuō)明均具有較高的準(zhǔn)確度。

表2 回收率測(cè)試數(shù)據(jù)

表3 海上平臺(tái)與陸地實(shí)驗(yàn)室總鐵檢測(cè)對(duì)比

3.1.3 海上平臺(tái)與陸地實(shí)驗(yàn)室總鐵檢測(cè)對(duì)比

受平臺(tái)條件所限，海上油氣田水樣一般運(yùn)回陸地實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。由于水樣從海上平臺(tái)運(yùn)回到陸地實(shí)驗(yàn)室有一定的時(shí)間，即使運(yùn)回來(lái)的水樣加了硝酸，水樣的穩(wěn)定性可能存在一定的影響。為了驗(yàn)證陸地實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果的有效性，分別在海上平臺(tái)和陸地實(shí)驗(yàn)室對(duì)同一批水樣分別采用鄰菲啰啉分光光度法和HACH 粉枕試劑快速測(cè)鐵法測(cè)定總鐵含量，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3 可知，鄰菲啰啉分光光度法和HACH 粉枕試劑快速測(cè)鐵法相標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為（0.3%～1.5%）和（1.0%～3.2%），均在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)。鄰菲啰啉分光光度法的測(cè)定結(jié)果受環(huán)境因素的影響較小，具有良好的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。

3.2 結(jié)論與建議

3.2.1 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是在精密度上還是在準(zhǔn)確度上，ICP 光譜法明顯優(yōu)于HACH 粉枕試劑快速測(cè)鐵法和鄰菲啰啉分光光度法，適用于鐵離子的精確定量。

無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)還是室內(nèi)分析，鄰菲啰啉分光光度法和HACH 粉枕試劑快速測(cè)鐵法均能滿足鐵離子檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求。其中，就分析結(jié)果而言兩者無(wú)顯著差異，但前者穩(wěn)定性和再現(xiàn)性更好。

現(xiàn)場(chǎng)油田水鐵離子含量的測(cè)定要求高頻次、及時(shí)、快速、準(zhǔn)確，選用HACH 粉枕試劑快速測(cè)鐵法能滿足生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵離子的快速檢測(cè)。

3.2.2 建議

測(cè)定鐵離子的方法存在各自的測(cè)定范圍，而且具有不同的特征和效果，在進(jìn)行水汽鐵離子含量測(cè)定時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際情況選擇，以達(dá)到理想的效果。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作以減少人為誤差，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件以達(dá)到最佳的測(cè)定效果[8]。