油田化学剂固体含量规范测定探讨

张云芝，李继勇，赵俊桥，夏凌燕，董浩

中国石化胜利油田分公司工程院(山东东营257000）

油田化学剂固体含量规范测定探讨

张云芝，李继勇，赵俊桥，夏凌燕，董浩

中国石化胜利油田分公司工程院(山东东营257000）

固体含量是部分油田化学剂中一项非常重要的指标。在固体含量实际测定过程中，同一油田化学剂样品测定结果存在差别，最大相对偏差达34.69%，超出其标准中平行相对偏差不大于5%的要求，对油田化学剂整体性能评价造成一定困扰。通过对油田化学剂固体含量测定的相关因素进行分析，结合固体含量测定结果的实际情况进行探讨，明确了取样量、称量瓶规格、试验温度条件等对油田化学剂固体含量结果的影响程度，提出了根据称量瓶规格对应取样量等建议。验证情况理想，平行试验结果重复性好，相对偏差小，最大相对偏差为4.18%。

油田化学剂；固体含量；规范

随着石油工业的持续发展和推进，在钻井、固井、酸化、压裂以及注水等措施过程中应用高效、高质的油田化学剂确保施工的效果，达到优化开发的目的，科学、客观评价油田化学剂质量水平是确保措施顺利实施的关键。

固体含量是部分油田化学剂中一项非常重要的指标，是评价其固体含量满足要求的重要技术项目。目前固体含量（或水分含量）测定相关的标准仅有固体化工产品中水分的测定[1]、具体特指聚丙烯酰胺类或胶黏剂物质的固体含量[2-3]或是仅限水分含量在0.005%～0.1%之间的液体石油产品[4]、或是漆类中不挥发物[5]等，以上标准中相对于油田化学剂的固体含量测定均有一定的局限性。而在相关油田化学剂标准中，固体含量的实验方法仅规定了样品量及温度条件，固体含量平行测定结果重复性差，相对偏差超过其标准规定的不大于5%的要求，如何用规范的操作方法或标准来提高油田化学剂测定结果准确性具有重要的指导意义。

1 固体含量测量原理

固体含量是通过加热挥发掉水分后的固相剩余量。在加热过程中，水分以外的挥发性物质或发生化学变化所产生的挥发性物质应在允许的范围之内，即产生的挥发性物质不会影响到固体测量结果的准确性。

油田化学剂涉及固体含量项目测定的情况显示，固体含量测定对象的外观状态包括固体、膏状、液体等类型，其中大多数为液体，均采用质量损失来实现结果评价，多采用三平行实验方式。

2 油田化学剂固体含量测定影响因素

油田化学剂固体含量测量涉及人、机、料、法、环、测等。在仪器设备（恒温烘箱和电子天平，偏差或精度在允许使用的要求范围内）、环境条件方面均为可控，不作为分析考量范畴；在称量瓶（固体含量测定常用器皿）、油田化学剂、实验温度条件、实验人员等方面，规格差别、取样量差异、实验温度条件差别、人员操作等存在的不定性，作为分析探讨的重点。

2.1称量瓶规格影响

常用称量瓶包括低型Φ60mm×30mm、Φ50mm× 30mm、Φ25mm×25mm等和高型Φ30mm×60mm、Φ25mm×40mm、Φ30mm×50mm等[6]，室内常用为低型。选择有固体含量测定项目的油田化学剂，采用相同的取样量，测定时间4h，干燥器干燥冷却后称量并计算固体含量，统计结果为3次平行实验平均值（表1），以下均同。

表1显示，5种油田化学剂相同取样量时都存在称量瓶规格差别越大，固体含量结果差值越大的现象，如1#、5#在最大Φ60mm×30mm和最小Φ25mm× 25mm时，结果竟相差到17.39%和20.76%，最大、最小相对偏差也都大，分别为34.69%和16.33%，超过了标准中规定的不大于5%的要求；当称量瓶规格接近时，如Φ60mm×30mm和Φ50mm×30mm、Φ30mm× 25mm和Φ25mm×25mm，固体含量结果呈现接近趋势，相对偏差也小，平行结果依然存在差别。

表1 不同称量瓶规格固体含量测定结果

不同规格称量瓶测量油田化学剂固体含量结果存在差别，平行性差。

2.2取样量影响

现行油田化学剂标准中固体含量测定取样量统计主要有2g、5g、10g等几种[7]。极少数的取样量为50g、100g的情况，规定采用250mL或500mL的玻璃烧杯，因未统计固体含量结果是否存在差别大的现象，暂不分析取样量为50g、100g的特殊情况。

同一化学剂采用1g、2g、5g、10g4种取样量进行固体含量测定，Φ60mm×30mm和Φ50mm×30mm因开放面积过大未采用1g或2g的取样量；Φ25mm× 25mm因开放面积过小未采用5g或10g的取样量；Φ30mm×25mm因数量少仅用于部分油田化学剂。

表2中2项平均值直观显示，不同取样量明显影响固体含量结果。结合称量瓶规格比较，仅有5#的2g、5g、10g固体含量结果接近，大多数化学剂均存在取样量不同固体含量结果平行性差的情况。

2.3实验温度影响

目前涉及到油田化学剂固体含量测定的温度条件多为105℃，极少部分在对应标准中有110℃、120℃[7]、130℃等实验温度的特殊规定。选择105℃、130℃2种温度下固体含量结果情况见表3。

从表3看出，高实验温度固体含量测定结果明显变小，说明除水分外，部分产品中组分减少，尤其特殊的9#样品通过组分分析发现，其溶解组分的挥发点为80℃，因此当实验温度105℃、130℃超过其组分挥发点时，固体含量结果出现了零的异常现象。除特殊情况外，同化学剂样品选择不同实验温度条件时，固体含量结果也存在明显的差别。

2.4实验时间影响

固体含量测定时间有2h、4h[7]等规定，其中多数油田化学剂测定时间为后者，特殊的还有5h。通过实验过程追踪发现，在2h后，油田化学剂固体含量结果不再有很明显的变化。因此，采用常规4h实验时间满足固体含量测定要求，不会对固体含量测定结果产生明显影响。

2.5实验人员对固体含量测定结果的影响

通过4名实验人员，采用105℃温度条件、Φ50mm×30mm规格、5g取样量进行重复性实验，固体含量结果统计见表4。

不同实验人员的重复性比较好，相对偏差都在5%以内，不同实验人员不会对固体含量结果产生明显影响。

3 可行性分析与验证

通过实验结果及影响因素探讨情况，从规格选择、取样量范围、实验温度条件确定等入手，任选取涉及固体含量测量的油田化学剂样品进行实验验证。

3.1称量瓶规格选择

规格为Φ60mm×30mm，开放面积较大，不适于1g、2g等少的取样量；而规格Φ25mm×25mm，开方面积过小，仅适于少的取样量。因此，从测定样品充分性、便于操作、易于清洗等方面考虑，建议选择规格为Φ60mm×30mm的称量瓶。选取不同规格的称量瓶时考虑对应适宜的取样量。

表2 不同取样量的固体含量测定结果情况

表3 不同温度条件下固体含量结果

表4 不同实验人员同样品固体含量测定结果/%

3.2取样量确定范围

通过实验结果分析，采用规格为Φ60mm×30mm取样量范围应在5g以上，若仅能采用Φ25mm×25mm时，建议取样量不应超过2g。取样量的范围取决于称量瓶规格。

3.3实验温度的确定

根据固体含量测定原理，主旨是排除油田化学剂中的水分，无特殊说明，105℃±2℃可满足要求。

综上所述，实验人员在进行固体含量测定时，实验前的样品一定摇匀；同一样品选择相同的称量瓶规格；平行取样量接近。表5为规范操作后固体含量实验结果的验证情况。

表5 固体含量规范性操作可行性验证情况

从表5可以看出，在105℃±2℃实验温度条件下，4h恒温烘干，采用Φ60mm×30mm规格称样瓶、取样量10g；采用Φ50mm×30mm规格称样瓶、取样量5～8g之间；或采用Φ25mm×25mm规格称样瓶、取样量1g；固体含量测定结果平行性好，相对偏差明显降低，实验结果差别比原来有了很大程度的改善。

4 结论

在明确的实验温度条件下，充分均匀油田化学剂样品采用同规格称量瓶，并根据称量瓶规格明确对应的取样量，验证固体含量测定结果情况理想，实验结果平行性好，相对偏差小，在尚无标准或规范方法的情况下，为固体含量测定提供了可行思路。

[1]全国化学标准化委员会无机化学分会.化工产品中水分测定的通用方法干燥减量法:GB/T 6284-2006[S].北京：中国标准出版社，2007.

[2]全国塑料标准化委员会.聚丙烯酰胺固含量测定方法：GB/T 12005.2-1989[S].北京：中国标准出版社，1989.

[3]上海橡胶制品研究所.胶粘剂不挥发物含量的测定：GB/T 2793-1995[S].北京：中国标准出版社，1995.

[4]中国石油化工集团公司.液体石油产品水含量测定法(卡尔·费休法)：GB/T 11133-1989[S].北京：中国标准出版社，1989.

[5]全国涂料标准化委员会.色漆、清漆和塑料不挥发物含量的测定：GB/T 1725.2-2007[S].北京：中国标准出版社，2007.

[6]龙腾明.中学化学实验基础和能力培训[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1991.

[7]中国石化胜利石油管理局油气采输专业标准化委员会.高温驱油剂通用技术条件：Q/SH 1020 1968-2013[S].

The solid content is a very important index of some oilfield chemicals.In the actual determination of solid content,themea⁃surement results of the samples of the same oilfield chemical agent are different,themaximum relative deviation can reach to 34.69%, and itexceeds the requirement that the relative deviation is notmore than 5%in the standard,whichwillproducea certain influenceon theoverallperformanceevaluation of oilfield chemicalagent.The influences of the sample amount,theweighing bottle size and the test temperature on the solid contentmeasurement results of oilfield chemicals are determined through the analysis of the influence factors and the results of the solid contentmeasurementof oilfield chemicals,and some suggestions on the corresponding relation between the weighing bottle size and the sample amount are proposed.A fter the app lication of the suggestions,the reproducibility of parallel test re⁃sultsbecomesgood,themaximum relative deviation is4.18%.

oilfield chemicals;solid content;standard

尉立岗

2016-01-21

张云芝(1971-)，女，高级工程师，主要从事油田化学品质量检测和研究工作。