【培训】油气田常规水质分析

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1、1,延安杏子川 油田常规水质分析培训 兀浩,陕西省化工产品质量监督检验站,提 纲,第一部分：注入水水质分析,第二部分：原油含水分析,第四部分：原油产出水矿化度分析,第三部分：原油常规分析,分析依据： 中华人民共和国石油天然气行业标准 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法（SY/T 5329-94） 油气田水分析方法（ SY/T 5523-2006）,第一部分 注入水水质分析,油田注水： 指利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力的措施称为注水。油田注水原因是油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身能量将不断地被消耗，致使油层压力不断地下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，

2、甚至会停喷停产，造成地下残留大量死油采不出来。为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率。,水质的基本要求 对油田注入水，除要求水量稳定、取水方便和经济合理外，还必须符合以下要求： 1)水质稳定与油层水相混不产生沉淀： 2)水注入地层后不使粘土产生水化膨胀或产生混浊： 3)不得携带大量悬浮物，以防注水井渗滤端面堵塞： 4)对注水设施腐蚀性小； 5)当一种水源量不足，需要第二种水源时，应首先进 行室内实验，证实两种水的配合性好，对油层无伤害,第一部分 注入水水质分析,6,注水水质主要控制指标,第一部分 注入水水质分析,注水水质辅助性指标,水质的主

3、要控制指标已达到注水要求.注水又较顺利。可以不考虑辅助性指标;如果达不到要求，为查其原因可进一步检侧辅助性指标: 包括 溶解氧、硫化氢、侵蚀性二氧化碳、铁、pH值等。 1.水中有溶解氧时可加剧腐蚀.当腐蚀率不达标时，应首先检测溶解氧，油层采出水中溶解氧浓度最好是小于0.05m g/ L ，不能超过O.1Omg/ L .清水中的溶解氧要小于0.50mg/ L . 2.侵蚀性二氧化碳含量等于零时此水稳定；大于零时此水可溶解碳酸钙并对注水设施有腐蚀作用；小于零时有碳酸盐沉淀出现。 侵蚀性二氧化碳： -1.0Cco2 1.0mg/L.,注水水质辅助性指标,3. 系统中硫化物增加是细菌作用的结果。硫化物

4、过高的水也可导致水中悬浮物增加。清水中不应含硫化物，油层采出水中硫化物浓度应小于2.Omg / L。 4. 水的pH值应控制到70.5为宜； 5. 水中含亚铁时，由于铁细菌作用可将二价铁转化为三价铁而生成氢氧化铁沉淀.当水中含硫化物(S-)时，可生成FeS沉淀，使水中悬浮物增加。,注水水质推荐指标,第一部分 注入水水质分析,注入水水质分析项目 1、溶解氧（测氧管比色法） 2、铁（分光光度法 /测铁管法） 3、污水含油量（分光光度计法） 4、悬浮物（比浊法/浊度仪测定法） 5、含硫测定（标准比色法） 6、二氧化碳测定（滴定法） 7、细菌测定（细菌测试瓶法）,基本术语 1、悬浮固体 悬浮固体通常指

5、水中不溶解而又存在于水中，不能通过过滤器的物质。按照SY/T532994标准，油田注水中的悬浮固体指采用平均孔径0.45m的纤维素膜微孔过滤，经汽油或石油醚溶液洗去原油后，膜上不溶于油水的物质。,2、悬浮物颗粒直径中值 水中颗粒的累积体积占颗粒总体积50%时的颗粒直径。 3、含油 在酸性条件下，水中可以被汽油或石油醚萃取出的石油类物质。 4、铁细菌（IB） 能从氧化二价铁中得到能量的细菌，形成的氢氧化铁可以在细菌膜鞘内部或外部储存。,5、腐生菌（TGB） 在一定条件下，能够从有机物中得到能量，产生粘性物质，与某些代谢产物累积沉淀，可造成堵塞的细菌。 6、硫酸盐还原菌（SRB） 在一定条件下能够

6、将硫酸根离子还原成二价硫离子，并形成副产物硫化氢，对金属有很大腐蚀作用的一类细菌，腐蚀反应中产生硫化铁沉淀可造成堵塞。,取样原则 1. 取样就具有真实性、可靠性、代表性; 2. 取样前应准备好相应接头、胶皮管线以便于与注水管线连接; 3. 取样时应将积存在取样口的死水冲洗出来（以56L/min放水3min后取样）; 4. 溶解氧、硫化物需现场及时取样，尽快分析;,第一部分 注入水水质分析,5. 腐生菌、硫酸盐还原菌、铁细菌分析应坚持现场取样、 测试瓶接种，同时测定水温。无测试瓶时应现场取样 ， 24h内送实验室分析; 6. 含油量分析时无需以水样冲洗取样瓶，应直接取样; 7. 需检测含CO2水

7、样时，应在瓶中加入固体碳酸钙35g; 8. 取样后应在取样瓶上贴标签，注明取样时间、地点、日 期、取样条件与取样人。,一、溶解氧（DO）,溶解氧：溶解于水中的分子态氧称为溶解氧。 大气压力下降、水温升高、含盐量增加，都会 导致溶解氧含量降低。 测定水中溶解氧的方法 碘量法：适用于测定水源水、地面水等清洁 水样，目前最为常用。 薄膜电极法：适用于测定颜色深、浊度大的水样，常用于江河水、湖泊排污口污水和废水中DO测定。 现场测定：测氧管比色法 溶解氧仪,1. 样品的采集 测定溶解氧水样的采集原则是避免产生气泡，防止空气混入。标准用器是溶解氧瓶。 无论采集何种水样，瓶内都不能留气泡，影响水中溶解氧的

8、因素很多，因此最好尽快测定。,2、碘量法 基本原理： 在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾溶液，水中溶解氧将二价锰氧化成四价锰，生成氢氧化物沉淀，加酸后沉淀溶解。四价锰又氧化碘离子而释放出与溶解氧量相当的游离碘，以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘，可计算出溶解氧量。,3. 氧电极法,分为极谱型和原电池型 极谱型： 阴极：黄金 阳极：银氯化银 电极顶端：高分子薄膜（只允许溶解氧通过） 根据还原电流与溶解氧的对应关系，通过测还原电流即可求出溶解氧含量。该法不受色度、浊度基地定法中干扰物的影响，快速简便,4. 氧管比色法,溶解氧必须在现场测定。 (1)仪器设备 测氧管用以下型号或其它同类产

9、品。 型号 测量范围 产地 ODCQ0.1 0100ug/L 北京华兴试剂厂 ODCQ1.0 01mg/L 北京华兴试剂厂 ODCQ12 012mg/L 北京华兴试剂厂 壁厚34mm胶管,1） 打开取样阀门，以510升/分的流速使水畅流3分钟。 2）将流出口用厚壁胶管与测氧塑料杯连接，应不漏气。放水冲洗至水流稳定后将测试管尖端插入取样杯内，略用力下按使其颈部折断，水样即自动吸入管内。 3）用食指在水面下按紧断口，取出测氧管并颠倒数次，使样品与试剂混匀，迅速与标准管比较。与之相同或相近的标准管的含氧量即为样品中溶解氧的含量。,(2)测定方法,与含氧标准比色,5. 溶解氧仪,23,24,二、铁 1

10、.（测铁管法）,设备与试剂,总铁含量测定管 FeCQ 总铁 低铁含量测定管 FeCQ Fe2+ 1：1盐酸,测试步骤,1、取10毫升水样置于取样杯中，加入0.4毫升盐酸，摇匀，静止5分钟后将测铁管（总铁或低铁测试管）插入水样杯中折断颈端，水样即进入管内。,第一部分 注入水水质分析,2、将测试管颠倒数次，2分钟后与标准管比较。,结果计算： 1、与总铁测定管色度相同标准管的含铁量即为水样的总铁含量。 2、与二价铁测定管色度相同的标准管的含铁量即为水样中二价铁的含量。 3、总铁与二价铁之差为水样中三价铁含量。,第一部分 注入水水质分析,第一部分 注入水水质分析,2.分光光度法,光吸收定律,一. La

11、mbert Beer 定律,布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系：,1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系:,A b,A c,.光吸收定律的表达式及其含义,一. Lambert Beer 定律,二者的结合称为朗伯-比耳定律，其数学表达式为： A lgT lg（ It/ I0)= b c 式中：A：吸光度；T:透射率； b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位molL-1； ：摩尔吸光系数，单位Lmol-1cm-1,紫外-可见分光光度计,一. 主要组成及

12、部件的功能,1. 工作原理基仪器结构框图,光源,碘钨灯,氘灯,单色器,测量池,参比池,样品池,光电倍增管,数据处理和仪器控制,二. 光源（辐射源）,1. 光源的要求：,发射强度足够且稳定的连续光谱; 光辐射强度随波长的变化小; 有足够的使用寿命,钨灯（钨的熔点为3680K）；波长范围：3202500nm； 工作温度：3000K；,2. 白炽光源,常用类型：白炽光源与气体放电光源,卤钨灯：在钨灯中加入卤化物提高白炽灯的使用寿命,3. 气体放电光源,氢弧灯（氢灯）：波长范围：165350nm； 氢气压力：0.25mmHg。,三. 单色器:平面衍射光栅,四. 检测器：,光源,碘钨灯,氘灯,单色器,测

13、量池,CCD检测器,数据处理和仪器控制,CCD 光二极管阵列检测器,石英,200 nm,2.5 mm,2. 吸收池的形状,波长范围,3. 使用注意事项,容易破碎,六. 紫外-可见分光光度计仪器的类型,1. 单光束分光光度计,优点：结构简单、价格低廉,缺点：受光源、检测器的波动影响：不能自动记录吸收光谱。,波长增量的选择；改变波长都要用参比溶液调节T=100%；固定光谱通带与仪器参数；选择合适的溶液浓度与参比。,2. 双光束分光光度计,优点：能自动记录吸收光谱（自动扫描）；比切光器的频率慢的光源、检测器的波动不影响；是目前用得最多的分光光度计,优点：可以测定较高浓度的样品溶液； 可以扣除背景吸收

14、（样品池、浑浊等）； 比切光器的频率慢的光源、检测器的波动不影响；,3. 双波长分光光度计,一. 定性分析,1. 定性分析的依据,紫外-可见分光光度法的应用,定性分析、结构分析、定量分析 物理化学参数的测定：分子量、配合物的配合比与稳定参数、酸碱离解常数、化学反应动力学常数等.,吸收光谱的形状 吸收峰的数目 max() max,A. 用经验规则计算max与测定的max比较,Woodward规则：计算共轭二烯、多烯烃、共轭烯酮类化合物的* 最大吸收波长的经验规则。,Scott规则：计算芳香族羰基衍生物的* 最大吸收波长的经验规则。,定性分析方法缺陷：只能定性分析化合物所具有的生色团与助色团； 光

15、谱信息在紫外-可见光谱范围重叠现象严重。,铁的测定：邻菲啰啉分光光度法 方法原理 亚铁离子在pH39之间的溶液中与邻菲啰啉（C12H8N2HClH2O）生成稳定的橙红色络合物，此络合物在避光时可稳定半年，测量波长为510nm。 若用还原剂（如盐酸羟胺）将高铁离子还原，则本法可测高铁离子及总铁含量。,第一部分 注入水水质分析,铁的测定：邻菲啰啉分光光度法 方法原理 亚铁离子在pH39之间的溶液中与邻菲啰啉（C12H8N2HClH2O）生成稳定的橙红色络合物，此络合物在避光时可稳定半年，测量波长为510nm。 若用还原剂（如盐酸羟胺）将高铁离子还原，则本法可测高铁离子及总铁含量。,第一部分 注入水

16、水质分析,注入水中的油分产生的危害与悬浮固体类似，主要是堵塞地层，降低水的注入性。 原理 污水中的油用石油醚、汽油、三氯甲烷等有机溶剂萃取，萃取液的颜色深浅与油浓度呈线性关系，可用比色法测定。,三、污水含油量,依据：中华人民共和国石油天然气行业标准 油田污水中含油量测定方法分光光度法（SY/T0530-93）,2. 标准油的提取 取适量水样于分液漏斗中，石油醚（或三氯甲烷、汽油）在酸性条件下萃取水样中的油，提取液经无水氯化钙（或无水硫酸钠）脱水、过滤，滤液于7080水浴上蒸去溶剂，得到标准油。,3. 标准曲线的绘制 （1）标准油储备液的配制 用万分之一天平准确称取0.5000g标准油，用石油醚（或三氯甲烷、汽油）溶解，于100mL容量瓶，定容，得到含油浓度为5.