注水水质中含油量与总铁测试方法探讨及优化

邓英江陈 坤郭东旭倪志明谢 倩

1.中国石油吐哈油田分公司 技术监测中心 （新疆 鄯善 838202）

2.中国石油长城钻探工程公司 第二泥浆分公司 （辽宁 盘锦 124000）

含油量和总铁含量是国内油田企业评价污水处理、注水水质好坏以及管线腐蚀的2个重要指标[1]。行业标准SY/T 5329-94对含油量标准油的提取、含油量与总铁含量的测试方法都做了阐述，根据标准的规定，就不同标准油和不同含油量测试方法对注水水质中含油量测试结果进行了影响因素分析，对总铁测定中高锰酸钾氧化时pH条件进行了优化实验，提高了实验准确度，并为注水水质技术监督提供了理论依据。

1 研究思路及内容

石油行业标准SY/T 5329-94规定，含油量测试中绘制标准曲线所用标准油应与污水中所含油品质相同，吐哈油田各采油厂（鲁克沁采油厂除外）油区来水都远远低于0.5g/L，较难达到标准油提取量，进行鲁克沁采油厂外输标准油曲线和油区来水标准油曲线比较实验，验证外输标准油代替油区来水标准油的可行性。

相同水样，用国家标准GB/T 16488-1996红外光度法和行标SY/T 5329-94紫外光度法进行测试，对比结果分析原因，得出选择紫外光度法的合理性。

加标回收是实验室内质量自控的一种重要手段，对注水水质总铁测定进行加标回收，考察总铁测定结果的准确度，优化测定方法，并对测定悬浮物含量提供参考依据。

2 实验部分

2.1 材料与仪器

主要材料：1mg/L铁标准贮备液（实验室自制）。

主要仪器：AE-200电子天平；水浴锅；JDS-100V型红外分光测油仪；紫外分光光度计。

2.2 实验方法

实验方法与实验操作步骤主要参考石油行业标准SY/T 5329-2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》。

2.2.1 标准油的提取

将含油样倒入分液漏斗中，加入（1+1）盐酸溶液使pH呈酸性，加入一定量的石油醚萃取。将下层水相放出，上层石油醚相放入铺有5cm左右高度无水硫酸钠的三角漏斗中过滤脱水，然后把滤液放入80℃水浴锅上蒸去石油醚，即得标准油样。

2.2.2 含油量的测定

将比色管中水样移入分液漏斗中，加入3mL（1+1）盐酸溶液，用50mL石油醚分2次萃取水样，每次都涮洗比色管。打开活塞放出下层水相，测量水样体积并记录（减去盐酸体积），将上层石油醚层移入50mL比色管中定容，若萃取液混浊，应加入无水硫酸钠脱水后用紫外光度法比色测定，同时进行空白测定。

2.2.3 总铁加标回收测定

取6支50mL比色管编号并记录，分别取注水水质 25mL 于 1#、2#、3#、4#比色管中，5#、6#比色管内放入25mL蒸馏水；再向3#、4#比色管内放入5mL浓度1mg/L的铁标准贮备液；向6支比色管中分别加入1mL（1+1）盐酸溶液、滴加1滴10g/L高锰酸钾溶液，若褪色继续滴加1～2滴至不褪色；把比色管放入80℃水浴锅内恒温，期间比色管内溶液若褪色则继续补加1～2滴高锰酸钾溶液至不褪色；30min后取出冷却并滴加双氧水（分析纯）至溶液褪色、沉淀溶解；加入10mL盐酸—苯二甲酸氢钾缓冲溶液（pH=2.2）、1mL浓度为100g/L磺基水杨酸，用蒸馏水稀释至50mL，冷却20min后在波长500nm处、10mm比色皿比色并记录。参照标准曲线，计算出各溶液的浓度。总铁加标回收率计算式：

式中 P—总铁加标回收率，%；

V1—基体体积,mL；C1—基体浓度,mg/L；

V2—加标后溶液体积,mL；C2—加标后溶液浓度,mg/L；Vs—标样体积，mL；Cs—标样浓度,mg/L。

2.3 结果及分析

2.3.1 标准油曲线比较

石油行业标准SY/T 5329-94规定含油量测试中绘制标准曲线所用标准油应与污水中所含油品质相同，吐哈油田各采油厂（鲁克沁采油厂除外）油区来水都远远低于0.5g/L，较难得到标准油提取量，所以分别以鲁克沁采油厂外输油和油区来水提取油为标准油绘制标准曲线，用紫外光度法对相同采样点水样含油量进行测定，根据吸光度对照相应曲线计算出结果进行比较分析。图1、图2分别为鲁克沁采油厂外输标准油曲线和油区来水标准油曲线，表1为相同注水水质对照2条标准油曲线，所得含油量结果。

从表1中可以看出，对于同一采样点相同样品来说，含油量越大，根据吸光度对照2条曲线所得的结果偏差越小，但所有样品相对偏差都小于10%，满足质量控制要求。

图1 鲁克沁采油厂外输油标准油曲线

图2 鲁克沁采油厂油区来水标准油曲线

2.3.2 红外光度法与紫外光度法比较

对于水样含油量的测定，国标GB/T 16488-1996规定为红外光度法，而行标SY/T 5329-94规定为紫外光度法。为提高测定结果准确度，用2种方法同时对几组水样进行测定，对比结果分析原因，得出选择紫外光度法的准确性和合理性。表2为相同样品2种测试方法下含油量的测试结果。

从表2中可以看出，对鄯善喂水泵出口、温米纤维球出口、丘陵喂水泵出口3组水样进行含油量测试，红外光度法测试结果全部大于紫外光度法，相对偏差在83.3%～100%。分析原因主要为：红外光度法测含油量是根据波数分别在2 930cm-1（CH2基团中C-H键的伸缩振动），2 960cm-1（CH3基团中C-H键的伸缩振动）,3 030cm-1（芳香环中中C-H键的伸缩振动）处的吸光度计算得出[2]。注水水质中有机极性物质（杀菌剂、缓蚀剂、阻垢剂等）较多，在波数2 930cm-1、2 960cm-1、3 030cm-1处也会有吸光度，含油量的测试结果偏高；紫外光度法测含油量是根据溶液颜色深浅与含油量浓度的线性关系，进行比色测定，减少了注水水质中有机物质的干扰，所以，注水水质含油量的测定更适宜选择紫外光度法。

表1 相同注水水质对照2条标准油曲线所得含油量结果

表2 相同注水水质2种测试方法下含油量的测试结果

2.3.3 总铁加标回收率测定

以温米采油厂污水沉降罐出口、反应罐出口水样为基体，加入5mL浓度1mg/L铁标准贮备液，蒸馏水做空白，平行测定加标回收率，测定结果如表3所示。

从表3中看出，加标样的总铁离子浓度低于基体浓度，测定结果错误。实验时，加标样中加入高锰酸钾后，生成大量棕色沉淀，滴入1～2滴双氧水后沉淀溶解，溶液变无色，pH为2左右，加入缓冲溶液和显色剂后，比色测定结果偏低。分析原因主要是：铁标准贮备液是用5%盐酸溶液定容稀释，加入5mL到基体溶液中后使溶液呈强酸性，在强酸性条件下，亚铁离子与高锰酸钾的氧化反应会诱导高锰酸钾与氯离子快速反应，生成棕色混合沉淀，影响总铁离子的测定[3]。

表3 注水水样加标回收率测定结果

表4 注水水样调pH后加标回收率测定结果

改进方法是，在基体中加入铁标准贮备液后，加入1mL（1+1）盐酸溶液，用稀氨水调整溶液pH到2～3左右，然后按实验方法进行操作，测定结果如表4所示。

从表4中看出，调节加标水样pH后，进行总铁加标回收率实验，回收率在89.4%～108%，满足实验室内质量控制要求。

3 结 论

通过对外输标准油曲线和油区来水标准油曲线比较，并用同一水样进行验证实验、对比国标GB/T 16488-1996红外光度法和行标SY/T 5329-94紫外光度法含油量测试结果，以及总铁离子含量的实验分析，得出以下结论：

（1）同一采油厂含油量测试中，外输油可代替油区来水作为标准油绘制标准曲线。对鲁克沁采油厂污水处理装置中700m3接受罐进口、700m3接受罐出口、生化池进口等监测点位含油量的测试，发现根据吸光度对照2条曲线所得的结果相对偏差都小于10%，满足质量控制要求。

（2）红外光度法不能代替紫外光度法对注水水质进行含油量测试，原因是注水水质中有机极性物质较多，用红外光度法测试时，这些物质在波数2 930cm-1、2 960cm-1、3 030cm-1处也会有吸光度，含油量的测试结果偏高；紫外光度法测含油量是根据溶液颜色深浅与含油量浓度的线性关系进行比色测定，减少了注水水质中有机物质的干扰，所以注水水质含油量的测定更适宜选择紫外光度法。

（3）总铁测定时，水样pH=2～3时准确度较高。以温米采油厂污水沉降罐出口、反应罐出口水质进行总铁加标回收，高锰酸钾氧化时酸性太强加标回收率为负数；调整pH到2左右时，加标回收率在89.4%～108%，满足质量控制要求。

[1]SY/T 5329-2012碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法[S].

[2]GB/T 16488-1996水质石油类和动植物油的测定[S].

[3]华中师范大学,东北师范大学,陕西师范大学.分析化学[M].北京:高等教育出版社，2005.