應用顯色萃取法測定塔里木油田采出液中殘余緩蝕劑的濃度

熊新民 南楠 石鑫 董琴剛 柳楠

1中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司

2中國石油化工股份有限公司中原油田分公司石油工程技術研究院

塔里木油田采出介質腐蝕環境復雜，含H2S及CO2氣體[1]，采出液礦化度高、pH值低，對油井及地面集輸系統局部腐蝕較為嚴重，投加緩蝕劑是目前油氣田控制腐蝕最常用的手段[2]。為制定合理有效的加藥周期，確定經濟的加藥量，探討緩蝕劑在集輸管線的運移規律，評價緩蝕劑的保護效果，需要建立一種有效的分析采出液中緩蝕劑殘余濃度的方法。

針對采出液中緩蝕劑殘余濃度的檢測[3]，目前主要采用的方法有交流阻抗法[4]，氣、液相色譜法[5]，熒光光譜法[6]，紅外分光光譜法[7]等。交流阻抗法測定速度快，適合測定的緩蝕劑范圍廣，但受采出液中氧含量和油含量的影響較大，對含油采出液中的緩蝕劑測定不準確；氣、液相色譜法檢測靈敏度高，但其只適合痕量分析，且對油田污水的預處理要求高，直接影響了緩蝕劑在水中的真實濃度；熒光光譜法操作簡便，精確度高，但是熒光劑的加入量不同對實驗結果有很大的影響，不僅會影響熒光強度隨緩蝕劑濃度變化的規律，而且會影響混合液熒光峰的位置[7]；紅外分光光譜法測定速度較快，試樣的用量較少，但是水的吸收峰會對結果產生嚴重干擾，且油田污水中存在的有機物也會嚴重干擾緩蝕劑的吸收峰[8]。顯色萃取法操作簡單，測定數值準確，本文采用顯色萃取法測定塔里木油田緩蝕劑的殘余濃度。

1 實驗

實驗所用藥品主要有NaOH、HCl、氯仿、CY顯色劑等。

1.1 實驗原理

顯色劑是一種能與待測組分形成有色絡合物的試劑，顯色劑的適量加入可以增大樣品光譜測試靈敏度，降低光譜測試檢出下限[9]。基于“朗伯（Lambert）-比爾（Beer）定律”，緩蝕劑特征官能團在特定波段處有吸收峰，其吸光度與濃度具有良好的正相關線性關系，因此可采用顯色萃取法測定采出液中殘余緩蝕劑的濃度。

1.2 實驗步驟

（1）采用蒸餾水配制THYH-2型緩蝕劑，分別配制濃度為20、 40、60、80、100、120、150和200 mg/L緩蝕劑溶液。

（2）配制顯色劑CY溶液。

（3）向分液漏斗中分別加入25 mL由步驟（1）配制好的不同濃度的緩蝕劑溶液和25 mL緩沖溶液，混合均勻。最終pH值應在7～8之間，根據需要使用0.1 mol/L的NaOH或0.1 mol/L的鹽酸來調節pH值。

（4）添加1 mL的CY顯色劑到上述緩沖混合物中并旋轉分液漏斗，添加25 mL氯仿作為萃取劑，使其與緩沖溶液達到平衡。用力搖動，必要時排氣，靜置一段時間以使相分離。

（5）在波長190～800 nm之間進行全波段掃描，確定最佳吸收波長。

（6）在步驟（5）確定的波長下測定不同緩蝕劑濃度條件下的吸光度值，繪制標準吸收曲線，確定線性關系，得出緩蝕劑濃度與吸光度的關系曲線線性回歸方程。

1.3 緩蝕劑殘余濃度確定

以空白現場水的萃取液作為參比液，在最佳波長下測定待測樣品溶液吸光度，根據標準曲線計算緩蝕劑殘余質量濃度。

2 現場緩蝕劑濃度測定最佳條件

2.1 加緩沖溶液的采出液緩蝕劑殘余濃度測試及標準曲線繪制

按前述實驗步驟，采出液加入緩沖溶液后，對緩蝕劑殘余濃度及吸光度值進行測試，結果見表1。根據表1繪制采出液中緩蝕劑殘余濃度標準曲線（圖1）。

表1 加緩沖溶液的采出液緩蝕劑殘余濃度及吸光度值Tab.1 Corrosion inhibitor residual concentration and adsorbance value of produced liquid with buffer solution

圖1 加緩沖溶液的采出液緩蝕劑殘余濃度標準曲線Fig.1 Standard curve of residual corrosion inhibitor concentration for produced liquid with buffer solution

2.2 不加緩沖溶液的采出液緩蝕劑殘余濃度測定及標準曲線繪制

除不加緩沖溶液外，其他步驟按前述實驗進行，對不加緩沖溶液的緩蝕劑殘余濃度及吸光度值進行測試，結果見表2。根據表2繪制采出液中緩蝕劑殘余濃度標準曲線（圖2）。

表2 不加緩沖溶液采出液的緩蝕劑殘余濃度及吸光度值Tab.2 Corrosion inhibitor residual concentration and adsorbance value of produced liquid without buffer solution

實驗表明：不加緩沖溶液的緩蝕劑溶液萃取后，顏色明顯加深，萃取液較渾濁（圖3），吸光度值明顯增大?，F場采出液實測吸光度值代入不加緩沖溶液的標準曲線后，殘余濃度很低，不符合現場實際加入情況。

圖2 不加緩沖溶液的采出液緩蝕劑殘余濃度標準曲線Fig.2 Standard curve of residual corrosion inhibitor concentration for produced liquid without buffer solution

圖3 不加緩沖溶液的采出液緩蝕劑標準曲線萃取后圖像Fig.3 Image after extraction of standard curve of corrosion inhibitor for produced liquid without buffer solution

2.3 萃取靜置時間對吸光度的影響

按前述實驗步驟，配制不同濃度梯度的緩蝕劑溶液，加入緩沖溶液及篩選的顯色劑，測量吸光度值，每10 min測量1次。當絡合反應趨于平衡時，吸光度的讀數也趨于穩定，此時的時間為顯色的最優時間。實驗結果見表3、表4。

表3 新墾分離器1月8日采出液不同時間吸光度Tab.3 Absorbance values of water produced by Xin Ken separator at different times on January 8

表4 新墾分離器1月9日采出液不同時間吸光度Tab.4 Absorbance values of water produced by Xin Ken separator at different times on January 9

從表3、表4可以看出，靜置30～50 min時間內吸光度值較穩定。

2.4 顯色劑加量和萃取次數對吸光度的影響

在不同濃度梯度的緩蝕劑溶液中，加入不同濃度的顯色劑，萃取后求取不同加量下線性相關系數，優選出顯色劑的最佳加量。通過改變萃取次數，分析其對吸光度的影響（表5）。

表5 不同顯色劑加量和萃取次數對吸光度的影響Tab.5 Influence of different amounts of colour reagents and extraction times on absorbance values

試驗結果表明：分次萃取和加大顯示劑的量對吸光度沒有大的影響。

3 結論與認識

（1）THYH-2型緩蝕劑質量濃度在0～200 mg/L范圍內其吸光度與質量濃度成正比，且線性關系較好，可以使用顯色萃取法對緩蝕劑殘余質量濃度進行檢測。該方法測定準確度高，操作簡單，便于油氣田緩蝕劑的日常檢測。

（2）根據現場實際情況，測定采出液中緩蝕劑殘余濃度時，應加入緩沖溶液，萃取靜置時間為30～50 min時吸光度值較穩定，且顯色劑加量和萃取次數對吸光度的影響不大。