新型水溶性油田指示劑的色譜研究

吳愛芳

（大連華信理化檢測中心有限公司，遼寧 大連 116000）

一、前言

石油是不可再生的資源，在短期內沒有重大勘探發現的情況下，如何從已有油井中抽出更多的石油具有重要意義，尤其是對于我國這樣石油儲量并不豐富的國家更為重要。我國的石油油田開發大都已進入中后期開采階段，隨著對油藏地層結構的重新認識，各油田在開采地下石油的同時，為保持石油的穩產高產，保持地層的能量平衡，從地面向地層注水，以補充由于開采地下石油造成的地層能量損失，即采用以水驅油的原理提高石油采收率。

本工作為油田生產和科學研究的前期實驗室研究，主要對新型示蹤劑氟代苯甲酸進行定性和部分定量分析，采用氣相譜為分析儀器。為新型示蹤劑的研究提供了一些參考數據，也為油田的生產提供一些參考信息。

二、實驗原理

氟代苯甲酸與PFBBr發生衍生反應，以下對氟代苯甲酸的檢測都是在衍生化后采用氣相色譜儀器完成的。以鄰氟苯甲酸為例，氣相色譜法檢測氟代苯甲酸的衍生反應方程式如下：

三、實驗內容

稱取各種氟代苯甲酸0.02g，配制成0.02g/ml氟代苯甲酸/乙睛溶液，稀釋50倍。

取稀釋后的氟代苯甲酸/乙睛溶液、0.2%(v/v)PFBBr/乙腈溶液以5：3的體積混合，加入少量固體碳酸鈉(鉀)粉末置于衍生玻璃管內密封，放至在90℃恒溫水浴中加熱35 min后取出，冷卻至室溫。

氣相色譜檢測條件

載氣：高純氮(純度≥99.99%)；檢測器：FID檢測器；流量：60mL/min；柱流量(INJ)：320mL/min；進樣口溫度(DET)：250℃；P：100Pa；M：100Pa；AIR：50Pa；H2：60Pa；進樣量：0.6μL。

分離度R能判斷相鄰組分在色譜柱的分離情況，是色譜的分離效能指標。當R＝1時說明分離程度達98%，R＝1.5時說明分離程度達99.7%。通常以R是否大于1.5來確定兩物質是否能完全分開。

分離度的計算公式如下：

R= 2(tR(2)- tR(1))/ (Y1+Y2)

式中：tR(1)和tR(2)分別為兩組分的保留時間；

Y1和Y2為相應組分的色譜峰的峰底寬度。

當兩組峰的色譜峰分離較差，峰底寬度難于測量時，可用半峰寬代替峰底寬度，并用下式表示分離度：

R’= 2(tR(2)- tR(1))/ (Y1/2(1)+Y1/2(2))

式中：Y1/2(1)和Y1/2(2)為相應組分的色譜峰的半峰寬度。

R’與R的物理意義相同，但數值不同，R＝0.59R’。

由于示蹤劑在樣品中的含量都是微量的，為了更直觀的顯示各類氟苯甲酸的保留時間，將下面所有氣相色譜的譜圖局部放大。

四、結論

采用氣相色譜儀對一氟取代苯甲酸、二氟取代苯甲酸和三氟取代苯甲酸進行定性分析，到以下結論：

從180℃~205℃每隔5℃進行的六組氣相色譜定性分析中，溫度越高衍生物質的保留時間越短，峰與峰之間的距離也越近。不難看出，無論從峰型，峰高還是分離度來比較，只有在190℃時氟代苯甲酸的分離情況比較好，同類氟取代苯甲酸能完全分離，即一氟取代苯甲酸，二氟取代苯甲酸，三氟取代苯甲酸中任何兩種物質在同一油田水樣中均能被檢測到。在其余柱溫下，雖有部分氟取代苯甲酸能被較好的檢測，甚至是個別檢測情況比190℃時的還好一點，但是不能全部檢測出氟取代苯甲酸。

實驗結果表明：一氟取代苯甲酸、二氟取代苯甲酸和三氟取代苯甲酸全部都能被檢測到。由于氟取代苯甲酸極易溶于油田的注入水中，在微量濃度下仍然能夠被檢測分析到，并且它具有較高的靈敏度和較好的微生物和化學穩定性，它的性質與水驅示蹤劑要求相吻合，所以氟取代苯甲酸是很好的新型水溶性油田指示劑。

五、展望

隨著對油藏地層結構的重新認識，各油田在開采地下石油的同時，為保持石油的穩產高產，保持地層的能量平衡，從地面向地層注水，以補充由于開采地下石油造成的地層能量損失，即采用以水驅油的原理提高石油采收率。

對于目前常用的水溶性油田指示劑來說，有的示蹤劑因為在大多數油田鹽水中是天然存在的，本底濃度的誤差大大影響了示蹤劑的準確測量結果；有的是因為高昂的價格嚴重限制了它的實際應用；另外一些示蹤劑的缺點是它的微生物穩定性和化學穩定性較差，經常是示蹤劑投入使用后分析檢測不出來。其原因是油藏本身是個巨大的還原體系，能夠使化學性質不穩定的示蹤劑發生化學變化。而且，常溫下油田中的大量細菌和微生物對示蹤劑有著明顯的生物降解作用。放射性示蹤劑的性能較好，但又存在環保和人員防護等問題，并且稍有不慎會對環境造成嚴重的污染。再加上它們的投入成本高，獲得的經濟利潤少，甚至有的還會造成經濟虧損，這樣的水溶性油田指示劑即使投入了使用，也往往達不到預期的目的。

本實驗研究的新型水溶性油田指示劑具有高靈敏度、穩定的微生物性質和化學性質、投入成本低、對環境的污染小等優點。將它應用在我國油田油藏開發中，彌補我國目前井間貫通指示劑的缺點，為我國的原油開采事業做出應有的貢獻。