CN108362794A - 色谱法测定聚合物在吸附介质中吸附量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种色谱法测定油田用聚合物在吸附介质上吸附量的方法，是用纯水或盐水配制不同类型聚合物标准溶液；采用液相色谱法对聚合物溶液进行分析检测，绘制定量工作曲线；取吸附介质于聚合物溶液中，摇动吸附平衡后取上层溶液进行色谱测定，然后根据色谱峰面积带入上述对应定量工作曲线，获得吸附后聚合物溶液的浓度，最后根据吸附前后聚合物溶液的浓度差、聚合物溶液的用量及吸附介质的质量计算聚合物的吸附量。本发明采用液相色谱法实现了对较低浓度聚合物溶液进行分析检测，检测性能稳定、灵敏快捷、分析速度快，测试结果重复性好、定量误差小，重复测试相对标准偏差小于5 %，完全可以满足油田化学驱所用聚合物浓度变化的跟踪监测的需要。

Description

色谱法测定聚合物在吸附介质中吸附量的方法
技术领域
本发明涉及一种聚合物在吸附介质中吸附量的测试方法，尤其涉及色谱法测定聚合物在吸附介质中的吸附量的方法，属于油田化学驱聚合物分析监控技术领域。
背景技术
在三次采油过程中，聚合物驱能显著提高采油效率，成为油田开发提高采收率的主要技术手段，并在各大油田获得广泛推广和应用。我国已经成为世界上使用聚合物驱技术规模最大、增长效果最好的国家，聚合物驱技术成为我国石油持续高产稳产的重要技术措施。聚合物在地层运移过程中会发生吸附或滞留损耗，造成聚合物浓度和粘度降低，导致不同聚合物的体系配方组成发生改变，驱油性能产生差异。研究聚合物在吸附介质中的吸附性能差异，可为聚合物驱初步筛选聚合物提供相应的数据理论基础，具有现实的指导作用。
目前，科研工作者采用淀粉-碘化镉比色法对聚合物溶液浓度进行分析检测，操作相对繁琐；此外，对于高浓度（>1000 mg/L）的聚合物溶液，每次取样时难以保证或无法获得均一的样品体系，必然导致结果的不可预料性。而对于较低浓度（200 mg/L以下）聚合物溶液进行分析检测，误差则更大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中不能准确测定油田用聚合物在吸附介质上吸附量的问题，提供一种色谱法测定油田用聚合物在吸附介质中吸附量的方法。
（1）配制标准溶液
将聚合物用纯水或盐水配制成溶液，磁力搅拌使聚合物完全溶解后作为母液，再用盐水将母液稀释成系列不同浓度的聚合物溶液。
上述聚合物为1000万聚丙烯酰胺、1500万聚丙烯酰胺、2500万聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物、磺酸型聚丙烯酰胺。
盐水的矿化度为5000-30000mg/L；聚合物溶液浓度范围为10-200mg/L。
图1为聚合物溶液的液相色谱图，色谱图中第一个色谱峰（保留时间在1.8min左右）即为聚合物色谱峰，与共存无机盐等小分子获得完全分离，有利于聚合物的准确定量分析。
（2）绘制定量工作曲线
以不同浓度标准溶液为待测样品进行色谱分析，根据样品浓度和对应的色谱峰面积绘制定量工作曲线；色谱分析条件为：流动相为0.25mol/L的磷酸二氢钠水溶液，流速为1mL/min，检测波长为200nm，进样量为20uL。
（3）浓度检测
在聚合物溶液中加入吸附介质，摇动吸附0.5-6h后取上层溶液，过0.45um滤膜，然后对吸附后的聚合物溶液进行色谱分析，然后根据色谱峰面积，带入上述对应定量工作曲线，获得吸附后聚合物溶液的浓度。
吸附介质为多孔吸附介质（如硅胶）或实心吸附介质（如油砂）；吸附介质与聚合物溶液的质量体积比为1:10-1:30 mL/g。
色谱分析条件为：流动相为0.25mol/L的磷酸二氢钠水溶液，流速为1mL/min，检测波长为200nm，进样量为20uL。
（4）吸附量计算
根据吸附前后聚合物溶液的浓度差、聚合物溶液的用量及吸附介质的质量，按下式计算聚合物在吸附介质上的吸附量：
Г—聚合物吸附量，单位：mg/g
C 0 —吸附前聚合物浓度，单位：mg/L
Ce—吸附后聚合物浓度，单位：mg/L
V—聚合物溶液体积，单位：mL
M—吸附介质质量，单位：g。
本发明相对现有技术具有如下有益效果：采用的是液相色谱法，实现了对较低浓度（约200 mg/L）聚合物溶液进行分析检测，检测性能稳定、灵敏快捷、分析速度快（完成一次分析检测约3 min），测试结果重复性好、定量误差小，重复测试相对标准偏差小于5 %，完全可以满足油田化学驱所用聚合物浓度变化的跟踪监测的需要，根据不同类型聚合物在吸附介质上的吸附量对比，有助于为聚合物驱初步筛选聚合物提供相应的数据理论基础，为后期聚合物在油藏空隙中的滞留损耗研究提供了参考依据和对比数据。
附图说明
图1是本发明中聚合物溶液的液相色谱图。
图2是本发明实施例1定量工作曲线。
图3是本发明实施例2定量工作曲线。
图4是本发明实施例3定量工作曲线。
图5是本发明实施例4定量工作曲线。
图6是本发明实施例5定量工作曲线。
具体实施方式
在以下实施例中所使用的仪器和试剂如下：
高效液相色谱仪，安捷伦1100，美国；聚合物专用分析柱（5μm，150mm×4.6mm），中科院兰州化学物理研究所。
硅胶，青岛海洋化工有限公司；油砂，中国石化胜利油田分公司；1000万聚丙烯酰胺、1500万聚丙烯酰胺、2500万聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物、磺酸型聚丙烯酰胺，中国石化胜利油田分公司；磷酸二氢钠、氯化钠，分析纯，白银良友化学试剂有限公司；蒸馏水由Milli-Q***获得。
实施例1
（1）配制标准溶液：取0.04g分子量为1000万的聚丙烯酰胺聚合物固体颗粒，在搅拌下缓慢加入矿化度20000mg/L的盐水中，继续磁力搅拌24h，使聚合物溶解完全，作为聚合物溶液母液。用矿化度20000mg/L的盐水稀释母液，配制浓度分别为10、25、50、100、200mg/L的标准溶液。
（2）绘制定量工作曲线：色谱分析条件：流动相为0.25mol/L的磷酸二氢钠水溶液，流速为1mL/min，检测波长为200nm，进样量为20uL。以不同浓度标准溶液为待测样品进行色谱分析，根据样品浓度和对应的色谱峰面积进行定量工作曲线的绘制（以聚合物标准溶液的浓度为横坐标，色谱峰面积为纵坐标）。每个浓度点检测3次，取平均值。聚合物1定量回归曲线见表1。
（3）浓度检测：取1g吸附介质（分别为200~300目硅胶、100~200目硅胶、70~100目油砂）于50mL锥形瓶中，分别加入10、20、30mL聚合物溶液母液，振荡3h，取上层溶液过0.45um滤膜后进色谱分析：流动相为0.25mol/L的磷酸二氢钠水溶液，流速为1mL/min，检测波长为200nm，进样量为20uL。根据色谱峰面积，带入定量工作曲线，获得吸附后聚合物溶液的浓度。
（4）吸附量计算
根据上述吸附量计算公式，计算该聚合物在不同吸附介质上的吸附量。结果见表2-4.
实施例2
除步骤（1）配制标准溶液中加入分子量为1500万的聚丙烯酰胺外，其余步骤皆同实施例1。该聚合物样品的定量回归结果见表1；该聚合物在不同介质中的吸附量测试结果见表2-4。
实施例3
除步骤（1）配制标准溶液中加入分子量为2500万的聚丙烯酰胺外，其余步骤皆同实施例1。该聚合物样品的定量回归结果见表1；该聚合物在不同介质中的吸附量测试结果见表2-4。
实施例4
除步骤（1）配制标准溶液中加入疏水缔合聚合物外，其余步骤皆同实施例1。该聚合物样品的定量回归结果见表1；该聚合物在不同介质中的吸附量测试结果见表2-4。
实施例5
除步骤（1）配制标准溶液中加入磺酸型聚丙烯酰胺外，其余步骤皆同实施例1。该聚合物样品的定量回归结果见表1；该聚合物在不同介质中的吸附量测试结果见表2-4。
所述5个待测聚合物样品的定量回归结果列于表1；聚合物在不同介质中的吸附量测试结果分别列于表2-4。
表1 聚合物1-5定量回归曲线
表2 聚合物吸附量测试结果（200~300目硅胶）
表3 聚合物吸附量测试结果（100~200目硅胶）
表4 聚合物吸附量测试结果（70~100目油砂）
由表1可见，5种待测聚合物样品的定量回归方程相关系数良好，测定值与实配值的相对标准偏差小于5%，说明该测定方法准确可靠。采用该法反复进行以上实验，结果表明，该法对不同浓度点均具有较高准确度，重现性较好，测定下限可低至2mg/L。
由表2-4可见，聚合物在多孔硅胶和油砂介质上的吸附量均较低，甚至无吸附；相比较而言，聚合物的分子量越大，吸附量越高，疏水基团越多，吸附量越低。聚合物的分子量较高，导致聚合物分子难以进入吸附介质表面的孔隙当中，因此吸附介质是否具有多孔性，对其吸附性能无本质影响。吸附介质粒径大小、温度高低对聚合物吸附量的影响较弱，相关研究过程中可以忽略考察以上因素。此外，聚合物在硅胶吸附介质和油砂吸附介质上没有表现出明显差异，两种介质对聚合物的吸附性能较为相似，表明吸附介质的多孔性并不是影响聚合物吸附性能的主要因素。

Claims (7)

1.色谱法测定聚合物在吸附介质中吸附量的方法，包括以下工艺步骤：
（1）配制标准溶液：将聚合物用纯水或盐水配制成溶液，磁力搅拌使聚合物完全溶解后作为母液，再用盐水将母液稀释成系列不同浓度的聚合物溶液；
（2）绘制定量工作曲线：以不同浓度标准溶液为待测样品进行色谱分析，根据样品浓度和对应的色谱峰面积绘制定量工作曲线；
（3）浓度检测：在聚合物溶液中加入吸附介质，摇动吸附0.5-6h后取上层溶液，过0.45um滤膜，然后对吸附后的聚合物溶液进行色谱分析，然后根据色谱峰面积，带入上述对应定量工作曲线，获得吸附后聚合物溶液的浓度；
（4）吸附量计算：根据吸附前后聚合物溶液的浓度差、聚合物溶液的用量及吸附介质的质量，按下式计算聚合物在吸附介质上的吸附量：
Г—聚合物吸附量，单位：mg/g
C 0 —吸附前聚合物浓度，单位：mg/L
Ce—吸附后聚合物浓度，单位：mg/L
V—聚合物溶液体积，单位：mL
M—吸附介质质量，单位：g。
2.如权利要求1所述色谱法测定聚合物在吸附介质中吸附量的方法，其特征在于：步骤（1）中，聚合物为1000万聚丙烯酰胺、1500万聚丙烯酰胺、2500万聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物、磺酸型聚丙烯酰胺。
3.如权利要求1所述色谱法测定聚合物在吸附介质中吸附量的方法，其特征在于：步骤（1）中，盐水的矿化度为5000-30000mg/L。
4.如权利要求1所述色谱法测定聚合物在吸附介质中吸附量的方法，其特征在于：步骤（1）中，聚合物溶液浓度范围为10-200mg/L。
5.如权利要求1所述色谱法测定聚合物在吸附介质中吸附量的方法，其特征在于：步骤（2）、（3）中，色谱分析条件为：流动相为0.25mol/L的磷酸二氢钠水溶液，流速为1mL/min，检测波长为200nm，进样量为20uL。
6.如权利要求1所述色谱法测定聚合物在吸附介质中吸附量的方法，其特征在于：步骤（3）中，吸附介质为多孔吸附介质或实心吸附介质。
7.如权利要求6所述色谱法测定聚合物在吸附介质中吸附量的方法，其特征在于：吸附介质与聚合物溶液的质量体积比为1:10-1:30 mL/ g。
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