CN107402208B - 一种检验土酸的检测试棒及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检验土酸的检测试棒及其检测方法，该检测试棒为一端封闭一端开口结构，所述检测试棒内设有筛板，将检测试棒自下而上分隔为第一检测层和第二检测层；所述第一检测层填充茜素氨羧络合剂、硝酸镧和硅胶；所述第二检测层填充碳酸钠和硅胶。若第一检测层为蓝红混合色，且第二检测层有气体并伴有白色浑浊，则待测液体为土酸；若第一检测层为红色无蓝色出现，且第二检测层仅有气体但未出现白色浑浊，则待测液体为盐酸。本发明的检测试棒可以非常直观的分别土酸、盐酸和水，而且使用后的检验检测试棒不会污染环境，具有较强的推广和使用价值。

Description

一种检验土酸的检测试棒及其检测方法

【技术领域】

本发明涉及一种检测试棒，特别涉及一种检验土酸的检测试棒及其检测方法，用于检测油田开发过程中用酸的化学成分。

【背景技术】

油田在开发过程中，为提高开发效果会进行压裂和酸化作业。盐酸和土酸都是油田常用酸化增产用剂，能够有效解除井底附近堵塞，增加单井产量。由于盐酸与土酸性质类似，若无明显标记则很难区分。如果误触土酸会对人身造成极大危害，因土酸液中含大量氢氟酸，其中的氟离子对人体组织有强脱水和腐蚀作用，而氟是最活泼的非金属元素之一，能与氢离子牢固结合。皮肤和氢氟酸接触后，酸液不断解离渗透到深层组织，溶解细胞膜，会使表皮、真皮、皮下组织及至肌层液化坏死。氟离子和组织中的钙和镁离子结合形成难溶性盐，钙离子的减少引起细胞面对钾离子通透性的增加，钾离子从细胞内到细胞外导致神经细胞的去极化而引起剧痛。

为避免在油田酸化现场发生误触事故，一般检测土酸的方法为现场采样，室内分析，其专业性强、工序复杂、耗费时间和财力，时效性不强。采用GB/T 5009.18---2003的扩散-氟试剂比色法等原理制作的电子检测仪，操作方法复杂，对人员素质要求高，适用范围局限，仪器笨重，而且使用后的试剂不容易处理，从而对环境造成污染，不适合在油田酸化现场等特殊环境下应用。

因此，本发明主要针对现有技术中的问题，提供一种检验土酸的检测试棒从而快速便捷的检测、区分盐酸与土酸，避免误触土酸对人造成伤害，而且使用后的试剂对环境造成的污染。

【发明内容】

本发明提供了一种检验土酸的检测试棒及其检测方法，通过观察第一、第二检测层的不同反应现象，对土酸和盐酸进行区分。

本发明采用以下技术方案：

一种检验土酸的检测试棒，所述检测试棒自取样端依次包括通过颜色检测氟离子的第一检测层、通过液体相态变化确定氟离子的第二检测层，以及对反应中间物质进行中和的第三检测层；所述第一检测层填充茜素氨羧络合剂、硝酸镧和硅胶的混合物；所述第二检测层填充碳酸钠和硅胶的混合物，所述第三检测层填充有碱和硅胶的混合物。

所述取样层与第一检测层、第一检测层与第二检测层、第二检测层和第三检测层之间通过筛板隔开。

所述取样层内填充有硅胶。

所述硅胶为硅胶颗粒。

所述检测试棒放置在保护套中。

所述保护套包括下保护套和上保护套，所述保护套开设有用于观察第一检测层和第二检测层颜色变化的观察窗。

一种检验土酸的检测试棒的检测方法，将检测试棒放入待测液体内，若第一检测层为蓝红混合物，且第二检测层有气体并伴有白色浑浊，则待测液体为土酸；若第一检测层为红色无蓝色出现，且第二检测层仅有气体但未出现白色浑浊，则待测液体为盐酸。

当检测试棒放入待测液体内后，根据扩散-氟试剂比色法原理，氢氟酸、硝酸镧和茜素氨羧络合剂生成蓝色三元络合物，盐酸、硝酸镧和茜素氨羧络合剂生成红色三元络合物。

若待测液体为土酸，则第二检测层内的硅胶颗粒与第一检测层未反应完的氢氟酸进一步生成四氟化硅气体，该气体被碳酸钠吸收后生成白色浑浊并放出无色气体。

第一检测层和第二检测层的酸性气体和过量酸被第三检测层的碱中和。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明检测试棒在取样端依次设置有第一检测层、第二检测层和第三检测层。如果待测液体为土酸，则第一检测层为红蓝混合色，且第二检测层有气体产生并伴有白色浑浊；而如果待测液体为盐酸，则第一检测层为红色而无蓝色出现，且第二检测层仅有气体但未出现白色浑浊；若第一检测层和第二检测层均无变化则检测液是水或碱性液体。如此，本发明检测试棒可以根据颜色轻易识别土酸和盐酸。检测速度快、检测结果准确，且检测试棒结构简单、操作方便，成本低廉，可随身携带，非常利于在油田上普及推广。

进一步通过第三检测层的强碱中和前两个检测层的酸性气体及过量酸，在检测试棒内集合了检测和废液处理为一体，避免了使用后检测试棒内的化学物质对环境造成的污染。

【附图说明】

图1是本发明检测试棒的示意图；

图2是本发明检测试棒保护套整体正视图；

图3是本发明检测试棒保上护套正视图；

图4为本发明检测试棒下保护套正视图；

图5是本发明检测试棒保护套俯视图。

其中：1、第一检测层；2、第二检测层；3、第三检测层；4、取样层；5、筛板；6、检测试棒；7、保护套；8、上保护套；9、下保护套；10、观察窗。

【具体实施方式】

本发明提供了一种检验土酸的检测试棒，通过观察两层检测层的不同反应，对土酸和盐酸进行区分，并通过第三层对过量酸和反应产生的酸性气体进行中和回收无害化处理。

请参阅图1，一种检验土酸的检测试棒，材质为透明玻璃或透明PE，优选透明PE。检测试棒为一端开口一端封闭的圆柱空心管，在检测试棒内设置间隔设置3个筛板5，筛板5将检测试棒自下而上依次分隔为取样层4、第一检测层1、第二检测层2和第三检测层3，取样层4为开口圆锥体结构，其内填充有硅胶颗粒。其中第一检测层1、第二检测层2和第三检测层3体积比例为3:2:3。

第一检测层1中填充茜素氨羧络合剂、硝酸镧、乙酸钠和硅胶颗粒，其中茜素氨羧络合剂、硝酸镧、乙酸钠配比为1:(1.2～1.5):(500～1000)。

第二检测层2中填充碳酸钠和硅胶颗粒。

第三检测层3中填充氢氧化钠和硅胶颗粒。

因硅胶颗粒具有强吸水性，作为载体吸取检测液体并传递至各检测层。

请参阅图2-5，检测试棒放置在不透明PP制成的保护套7内，保护套7包括上保护套8和下保护套9，上保护套8套装在检验土酸检测试棒的检测层，下保护套套装在检测试棒的取样层4，在上保护套对应第一检测层1和第二检测层2位置开设有观察窗10，观察颜色变化。

下面对检测试棒分别与土酸、盐酸或水的反应机理进行详细叙述(说明：土酸中同时包含盐酸和氢氟酸)。

A、待检测液体若为土酸。

取样层：由于土酸中含有氢氟酸，因此氢氟酸与硅胶发生反应。

4HF+H₂SiO₃＝SiF₄↑+3H₂O

第一检测层：若待测物为土酸，则根据GB/T 5009.18---2003的扩散-氟试剂比色法原理，氢氟酸、硝酸镧和茜素氨羧络合剂在pH 5.0生成蓝色三元络合物，络合物颜色随氟离子浓度增大而加深；同时，由于氢氟酸的存在，氢氟酸进一步与硅胶发生反应：

4HF+H₂SiO₃＝SiF₄↑+3H₂O

盐酸、硝酸镧、茜素氨羧络合剂在pH约4.3生成红色三元络合物；其中第一检测层中的乙酸钠用于调节pH值和反应速率。

因此，如果待测物为土酸，则第一检测层显现色为红蓝混合色。第一检测层涉及的反应如下：

4HF+H₂SiO₃＝SiF₄↑+3H₂O

第二检测层：取样层和第一检测层生成的四氟化硅气体穿过筛板进入到第二检测层，由于第二检测层填充有碳酸钠，因此，四氟化硅气体被碳酸钠吸收，同时，第二检测层内的硅胶颗粒进一步与第一检测层1未完全反应完的氢氟酸反应再次生成四氟化硅气体，该气体一并被碳酸钠吸收，生成白色浑浊并放出无色气体(小气泡)。第一检测层没有完全反应的盐酸进一步与碳酸钠反应，生成二氧化碳气体。

第二检测层涉及的反应如下：

4HF+H₂SiO₃＝SiF₄↑+3H₂O

3SiF₄+2Na₂CO₃+2H₂O＝H₄SiO₄↓+2Na₂SiF₆↓+2CO₂

若该层酸过量则化学反应如下：

Na₂CO₃+2HCl＝2NaCl+H₂O+CO₂↑

若该层酸少量则化学反应如下：

Na₂CO₃+HCl＝NaCl+NaHCO₃

第三检测层：利用氢氧化钠的强碱性中和第一检测层和第二检测层的酸性气体及过量酸。

4HF+H₂SiO₃＝SiF₄↑+3H₂O

若该层二氧化碳过量则化学反应如下：

NaOH+CO₂＝NaHCO₃

若该层二氧化碳少量则化学反应如下：

2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O和H⁺+OH^-＝H₂O

B、待检测液体若为盐酸，检测试棒化学反应如下：

取样层：由于不含有氢氟酸，而盐酸与硅胶不反应，因此，该层不发生任何反应。

第一检测层：盐酸、镧(III)、氟试剂(茜素氨羧络合剂)在适宜pH下(约4.3)生成红色三元络合物；其中第一检测层的乙酸钠用于调节pH值和反应速率。

第二检测层：Na₂CO₃+2HCl＝2NaCl+H₂O+CO₂↑

第三检测层：2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O

H⁺+OH^-＝H₂O

C、待检测液体若为水或碱，检测试棒各检测层均没有反应。

从以上可以看出，在检测时，如果第一检测层显示颜色为蓝红混合色，则初步可以判定该待测物为土酸，如果第一检测层显示颜色为红色，而没有蓝色，则初步判定该待测物为盐酸；如果第二检测层显示又气体生成且出现白色浑浊，则基本判定该待测物为土酸，如果第二检测层仅有气体但未出现白色浑浊，则基本判定该待测物为盐酸。

以下针对实施例做详细说明：

实施例1

一种检验土酸的检测试棒，检测试棒为一端开口一端封闭的圆柱空心管，在检测试棒内设置间隔设置3个筛板5，将检测试棒自下而上依次分隔为取样层4、第一检测层1、第二检测层2和第三检测层3，取样层4为开口圆锥体。其中第一检测层1、第二检测层2和第三检测层3体积比例为3:2:3。

取样层4填充硅胶颗粒；第一检测层1填充茜素氨羧络合剂、硝酸镧、乙酸钠和硅胶颗粒，其中茜素氨羧络合剂、硝酸镧、乙酸钠配比为1:1.2:500；第二检测层2填充碳酸钠和硅胶颗粒；第三检测层3填充氢氧化钠和硅胶颗粒。

实施例2

一种检验土酸的检测试棒，检测试棒为一端开口一端封闭的圆柱空心管，在检测试棒内设置间隔设置3个筛板5，将检测试棒自下而上依次分隔为取样层4、第一检测层1、第二检测层2和第三检测层3，取样层4为开口圆锥体。其中第一检测层1、第二检测层2和第三检测层3体积比例为3:2:3。

取样层4填充硅胶颗粒；第一检测层1填充茜素氨羧络合剂、硝酸镧、乙酸钠和硅胶颗粒，其中茜素氨羧络合剂、硝酸镧、乙酸钠配比为1:1.5:1000。；第二检测层2填充碳酸钠和硅胶颗粒；第三检测层3填充氢氧化钙和硅胶。

实施例3

一种检验土酸的检测试棒，检测试棒为一端开口一端封闭的圆柱空心管，在检测试棒内设置间隔设置3个筛板5，将检测试棒自下而上依次分隔为取样层4、第一检测层1、第二检测层2和第三检测层3，取样层4为开口圆锥体。其中第一检测层1、第二检测层2和第三检测层3体积比例为3:2:3。

取样层4填充硅胶颗粒；第一检测层1填充茜素氨羧络合剂、硝酸镧、乙酸钠和硅胶颗粒，其中茜素氨羧络合剂、硝酸镧、乙酸钠配比为1:1.35:800。；第二检测层2填充碳酸钠和硅胶颗粒；第三检测层3填充氢氧化钾和硅胶。

本发明检验土酸的检测试棒的制备方法包括以下步骤：

1、硅胶颗粒装入检测试棒6最下层，形成取样层4，然后装入筛板5；

2、茜素氨羧络合剂、硝酸镧、乙酸钠按照1:(1.2～1.5):(500～1000)配制，然后加入硅胶颗粒搅拌填充至步骤1筛板5上形成第一检测层1，然后再次装入筛板5；

3、碳酸钠和硅胶颗粒充分混合后填充至步骤2筛板5上形成第二检测层2，然后再次装入筛板5；

4、氢氧化钠和硅胶颗粒充分混合后填充至步骤3筛板上形成第三检测层3；

5、填充完成后，将检测试棒填充口密封。

6、将步骤5检测试棒装入保护外套7。

本发明检验土酸检测试棒保存在阴凉干燥处。

本发明检验土酸检测试棒使用方法如下：

首先打开下保护套9，然后将取样层4放入待测酸中三至五秒。取出检测检测试棒并盖上下保护套9，通过观察窗10观察第一检测层和第二检测层的变化。

A、若第一检测层颜色为红蓝混合色，第二检测层有气泡生成并出现白色浑浊，则检测液为土酸。

B、若第一检测层为红色，第二检测层有气体生成，则检测液为盐酸。

C、若第一检测层和第二检测层无现象，则检测液是水或碱性液体。

本发明检验土酸的检测试棒操作简单可快速区分盐酸、土酸和水，且其制作简单、成本低，具有较强的推广和使用价值。

Claims (8)

1.一种检验土酸的检测试棒，其特征在于：所述检测试棒 (6)自取样端依次包括通过颜色检测氟离子的第一检测层（1）、通过液体相态变化确定氟离子的第二检测层（2），以及对反应中间物质进行中和的第三检测层（3）；所述第一检测层(1)填充茜素氨羧络合剂、硝酸镧和硅胶的混合物；所述第二检测层(2) 填充碳酸钠和硅胶的混合物，所述第三检测层填充有碱和硅胶的混合物，各检测层之间通过筛板（5）隔开；

所述检验土酸的检测试棒的检测方法如下：

将检测试棒放入待测液体内，若第一检测层为蓝红混合色，且第二检测层有气体并伴有白色浑浊，则待测液体为土酸；若第一检测层为红色无蓝色出现，且第二检测层仅有气体但未出现白色浑浊，则待测液体为盐酸，若第一检测层和第二检测层均无变化则检测液是水或碱性液体。

2.根据权利要求1所述的一种检验土酸的检测试棒，其特征在于：所述取样端内填充有硅胶。

3.根据权利要求1中任一项所述的一种检验土酸的检测试棒，其特征在于：所述硅胶为硅胶颗粒。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种检验土酸的检测试棒，其特征在于：所述检测试棒(6)放置在保护套(7)中，保护套(7)开设有用于观察第一检测层(1)和第二检测层(2)颜色变化的观察窗(10)。

5.根据权利要求4所述的一种检验土酸的检测试棒，其特征在于：所述保护套（7）包括下保护套 (9)和上保护套 (8)。

6.根据权利要求1所述的一种检验土酸的检测试棒的检测方法，其特征在于：当检测试棒放入待测液体内后，根据扩散-氟试剂比色法原理，氢氟酸、硝酸镧和茜素氨羧络合剂生成蓝色三元络合物，盐酸、硝酸镧和茜素氨羧络合剂生成红色三元络合物。

7.根据权利要求1所述的一种检验土酸的检测试棒，其特征在于：若待测液体为土酸，则第二检测层内的硅胶颗粒与第一检测层未反应完的氢氟酸进一步生成四氟化硅气体，该气体被碳酸钠吸收后生成白色浑浊并放出无色气体。

8.根据权利要求1所述的一种检验土酸的检测试棒，其特征在于：第一检测层和第二检测层的酸性气体和过量酸被第三检测层的碱中和。