红岗二元驱用化学药剂检测方法研究

曾 鸣

（吉林油田油气工程研究院 吉林松原 138000）

红岗113-3区块二元驱（聚合物+JN-1型表面活性剂）矿场试验是中国石油天然气集团公司的重大试验项目。随着试验的进行，聚合物和表面活性剂的应用越来越多，如为矿场试验方案调整提供依据等，因此，如何检测聚合物和JN-1型表面活性剂浓度显得日益重要。

本项目利用液相色谱法检测聚合物浓度，利用气相色谱法检测JN-1型表面活性剂浓度，同时考察了两种方法的准确性，并进一步分析了聚合物分子量和JN-1表面活性剂对检测结果的影响。

1 实验用仪器及试剂

仪器：液相色谱仪（美国Agilent公司）；Agilent6890气相色谱仪（包括氢火焰离子化检测器、进样器、柱温箱、色谱工作站等）；聚合物色谱专用柱（兰州化学物理研究所）；气相色谱专用分析柱（30m×0.32mm×0.33μm，兰州化学物理研究所）；DZF-6051型真空干燥箱；电子天平（Max=220g，d=0.1mg）。

试剂：聚合物样品（聚丙烯酰胺，固含量约90%，取自吉林油田红113块二元驱注入站）；液相色谱流动相（0.25mol/L NaH2PO4水溶液，经0.45μm滤膜过滤）；淀粉－碘化镉溶液、甲酸钠溶液、饱和溴水、三水合乙酸钠醋酸缓冲溶液等；吉林油田JN-1型表面活性剂，甲醇、乙醇、蒸馏水等

2 聚合物检测方法研究

2.1 聚合物标准溶液制备

取现场应用的聚合物直接作为标准品，根据其有效物含量和分子量，配制标准溶液，有效物浓度分别为2.00、5.00、10.00、20.00、50.00、80.00、100.00mg/L。

2.2 液相色谱法检测聚合物浓度

安装聚合物专用色谱柱，配制流动相，开启液相色谱仪并调节波长至200nm，测试每个标准溶液色谱图，用手动积分法测得峰面积。在Excel表格中输入标准样品浓度和峰面积，获得工作曲线方程。对于待测样品，首先测试出聚合物峰面积，然后根据工作曲线方程，计算出聚合物浓度。

2.3 聚合物工作曲线的建立

以聚丙烯酰胺为标样，聚合物的有效物含量为89.66%，分子量为2500万。用缓冲盐溶液配制标准溶液，有效物浓度分别为2.00、5.00、10.00、20.00、50.00、80.00、100.00mg/L。用液相色谱仪测试峰面积，通过浓度－峰面积曲线获得工作曲线方程为y=8.385x-2.576（图1），R2为0.9999。工作曲线选用的是分子量为2500万的聚合物，具有一定代表性。

图1 液相色谱法聚合物浓度检测工作曲线

3 JN-1型表面活性剂检测方法研究

3.1 采出液前处理及保留时间分析

由于采出液中往往含有聚丙烯酰胺成份，需在气相色谱分析前除去样品中的聚丙烯酰胺。采出液中的无机盐、其他表面活性剂以及少量原油等组分，也需通过方法优化选择（色谱柱的制备、色谱条件的优化筛选等）予以排除，以免影响待测样品的准确定量分析。

根据进样分析，JN-1型表活剂中阳离子组分保留时间约13.65min。

3.2 JN-1型表面活性剂标准溶液制备

以甲醇为溶剂，准确配置浓度分别为10、25、50、100、200、500、1000、2000mg/L的一系列JN-1型表面活性剂标准溶液，作为绘制标准曲线的工作溶液。

3.3 JN-1型表面活性剂标准曲线的建立

在确定的色谱分离条件下，对不同浓度的JN-1型表面活性剂标准溶液进大样分析：以标准溶液浓度为横坐标，JN-1型表面活性剂对应的色谱峰的峰面积为纵坐标，进行线性回归。通过浓度－峰面积曲线获得工作曲线方程为y=0.2548x + 19.424（图2），有良好的线性关系，R2为0.989，达到现场可采用标准。

图2 JN-1型表活剂浓度检测标准曲线

4 不同分子量聚合物及复配后对液相色谱法检测结果的影响

取分子量分别为1300万、2000万、3500万的聚合物，并将1300万与3500万等比例复配后，然后在工作曲线浓度范围内，用缓冲盐溶液配制一系列已知浓度聚合物溶液。用液相色谱仪测试峰面积，再用工作曲线方程y=8.385x-2.576计算出聚合物溶液浓度，并与已知浓度对比，用来验证工作曲线的适用性。

由表1可知，聚合物分子量及不同分子量产品复配后对浓度测试偏差在±10%以内。这表明以上样品使用同一个工作曲线，均可获得准确的浓度结果。

5 红岗水质及不同聚合物检测方法的对比研究

5.1 淀粉-碘化镉法与液相色谱法的对比研究

油井污水成分复杂，颜色深浅不一，易对测试结果产生影响。在标准曲线浓度范围内，分别用红岗清水、红岗污水将分子量为2500万的聚合物（聚丙烯酰胺）配制成一系列已知浓度（有效物浓度分别为5.00、10.00、30.00、50.00、80.00mg /L）的聚合物溶液，分别用淀粉－碘化镉法和液相色谱法测定浓度（表2、表3）。

从测试结果可以看出：清水条件下，在工作曲线浓度范围内，淀粉－碘化镉法和液相色谱法都很准确，检测结果与已知浓度符合得很好，偏差在±10%范围内；污水条件下，淀粉－碘化镉法检测结果与已知浓度相差很大，偏差在-33%～-50%。因此，液相色谱法的适应性较好。

6 聚合物及表面活性剂检测方法在矿场中的实际应用

自2013年3月利用该方法对试验区块及周围井进行聚合物及表面活性剂检测，检测结果表明，试验区北部聚合物浓度明显高于南部，与动态吻合良好。同时，聚合物检测发现试验区出现明显地聚合物外溢现象，现场根据此检测结果，及时进行调控，保证试验效果。

表1 不同分子量聚合物液相色谱法浓度测定结果

表2 红岗清水条件下聚合物浓度测定值

表3 红岗污水条件下聚合物浓度测定值

7 结论

（1）建立了聚合物液相色谱检测方法，不受聚合物分子量及复配影响，可准确检测采出液中聚合物的含量。该法的线性范围为2～100mg/L，最小检出量为3mg/L，完成一次分析约需5min。

（2）建立了JN-1型表面活性剂气相色谱检测方法，可有效分离干扰物质，准确灵敏地检测采出液中JN-1型表面活性剂的含量。该法的线性范围为10～2000mg/L，最小检出量为10mg/L，完成一次分析约需25min。

（3）在测定聚合物溶液方面，淀粉－碘化镉法和液相色谱法均能快速、准确测定以清水配制的聚合物的浓度，但对污水配制的聚合物溶液，前者测试结果偏差很大，后者仍能适用。

（4）根据试验区块周围井聚合物及表面活性剂的检测结果，可对化学驱方案及时调控，从而保证试验效果。同时，该方法也为完善二元驱监测技术、现场动态分析和调控以及红岗二元驱方案推广提供技术支撑。

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