摘要:隨著油田開采的不斷深入,產能大幅度下降,聚合物驅油在三次采油中得到了廣泛應用。由于聚合物中所含有的聚丙烯酰胺對環境有很大的影響,是油田污水處理和排放中的關鍵性指標,因此有效地進行濃度檢驗是非常重要的生產技術之一;準確地評測出聚丙烯酰胺濃度可以實現對驅油過程的判斷,目前我國所采用的檢測方法主要包括淀粉碘化鎘比色法、濁度法、凝膠色譜法等,以下筆者展開相應的研究分析,并提出當前進展。
聚丙烯酰胺類聚合物被廣泛地應用在化工、采礦、石油等工業領域,尤其在石油開采的過程中,采取聚合物驅油的方式,主要是針對聚丙烯酰胺進行應用,而聚合物驅油也是目前效果較顯著的一種方式。聚丙烯酰胺作為主要的驅油成分,在發揮作用的同時,也存在一定的問題,如嚴重的環境污染問題,增加了石油污水的處理難度等。檢測出聚丙烯酰胺的濃度,對研究聚合物驅油、采油等有重要的意義。
1、聚合物驅油概述
人類社會的經濟發展是建立在能源層面上的,尤其是石油資源,是確保汽車工業發展的前提條件。市場對石油資源的大量開采和應用,客觀上增加了產能的負擔,一些長期開采的油田開始進入二次采油、三次采油甚至枯竭期;為了提高石油資源的利用率和開采率,聚合物驅油方式已經成為當前主要的開采方式。
聚丙烯酰胺是一種效果明顯的驅油聚合物,經常被用來調剖、堵水、壓裂等功能,聚丙烯酰胺聚合物的應用過程中,只能是通過水解來發揮作用(增稠劑),制備的過程中不可能達到完全;相應的,聚丙烯酰胺具有很高的毒性,對環境、人類等都有很高的威脅性??焖贆z測聚丙烯酰胺濃度對原油產量、污水處理以及污水排放等有著關鍵性的解決作用。
就我國目前來說,主要采用的聚丙烯酰胺濃度測量方法包括六種,分別是:淀粉碘化鎘比色法、濁度法、凝膠色譜法、粘度法、超濾超縮薄膜干燥法、沉淀法。近年來,也研發出來其他的一些檢測方法,效果較好的是光學測量,是未來的主要發展趨勢。
筆者將聚丙烯酰胺濃度檢測的方法劃分為光學檢測和非光學檢測兩種,展開相關的研究。
2、聚丙烯酰胺濃度檢測及影響因素分析
2.1 非光學方法檢測
非光學方法也可以理解為傳統濃度檢測,在聚丙烯酰胺的化學層面展開反應測試,主要包括了沉淀法、粘度法以及超濾超縮薄膜干燥法。
其中,粘度法所根據的是已知一定剪切速率下由于分子之間運動產生摩擦阻力而存在的粘度以及濃度關系,這一檢測方式需要采用粘度計測出樣品的流經時間,進而滿足標準溶液濃度待定測試需求,較高精度在百分之一。但很明顯,粘度法需要實現經過取樣測量。
而超濾超縮薄膜干燥法則采取的是超濾特性,將待測樣品濃縮之后,去除其中的離子部分,后進行稱重,計算原有溶液中所含有的聚丙烯酰胺濃度。這種方式操作較為復雜,且需要一定的超濾超縮材料,對于企業來說成本較高。
沉淀法在測量方面與超濾超縮薄膜干燥法是一致的,但這一方法并不需要利用相應的檢測材料,需要將聚丙烯酰胺的非溶解類物質從溶液中沉淀出來,進而進行烘干,測試出其中包括的聚丙烯酰胺總量。這種方式是利用了沉淀后物體的良好特性,但通過烘干操作之后,就破壞了物質本身的性質,消耗大量的時間成本。但對于一些污染嚴重的場所可以進行利用,即滿足高濃度的聚丙烯酰胺溶液檢測。
2.2 光學方法檢測
光學方法測試的優勢是非接觸性,這樣一來可以有效地避免人工選取樣本的誤差問題。具體所應用的方法主要包括色譜測定法,濁度法、淀粉碘化鎘比色法三類。
① 色譜測定法。色譜測定法需要應用一定的光學鑒定儀器來實現色譜柱將聚合物與其他聚合物的分離,然后采用色譜儀或紫外分光光度計進行測量,這種方式的優勢在于誤差率較小,一般可以保持在百分之一以下,同時也便于實現對分子量較大的物質檢定,在目前我國的油田企業中,利用這一方式檢測的手段較少,這種方法應用也需要一些前期準備工作,主要是將聚丙烯酰胺從待定的測試溶液中分離的過程。
② 濁度法。濁度法的應用主要依賴化學反應之后的光色檢定,通過HAe與NaCLO反應生成的氯氣以及HPAM反應生成的氯酸銨鹽,可以導致溶液產生渾濁的現象,然后再利用分光光度計或者濁度儀測定濁度,然后繪制相應的質量濃度曲線。這種方式的測量誤差更小,可以達到千分之一,特別是依賴曲線變化形式,也同時滿足溫度、反應時間等對聚丙烯酰胺濃度需求,相應地,在實際操作中過程十分復雜繁瑣。
③ 淀粉碘化鎘比色法。這種檢測方法較為常用,其原理是溴水與HPAM發生反應(酰胺基反應)生成溴代酰胺,繼而在酸性條件下(pH=5)與淀粉-碘化鎘發生反應,用光度計測量得到濃度。
3、結語
通過以上分析,文中綜合比較了幾種關于聚丙烯酰胺濃度檢測的方法,分析了相應的影響因素,對檢測原理,設備要求、干擾因子等內容展開了相應的研究,筆者提出光學測試和非光學測試的分類方法,其中,光學檢測的方案可以為現有的油田聚合物污染在線檢測提供條件,同時光學方法測量也能夠實現非接觸測量,是未來發展的重要趨勢。