应用显色萃取法测定塔里木油田采出液中残余缓蚀剂的浓度

熊新民 南楠 石鑫 董琴刚 柳楠

1中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司

2中国石油化工股份有限公司中原油田分公司石油工程技术研究院

塔里木油田采出介质腐蚀环境复杂，含H2S及CO2气体[1]，采出液矿化度高、pH值低，对油井及地面集输系统局部腐蚀较为严重，投加缓蚀剂是目前油气田控制腐蚀最常用的手段[2]。为制定合理有效的加药周期，确定经济的加药量，探讨缓蚀剂在集输管线的运移规律，评价缓蚀剂的保护效果，需要建立一种有效的分析采出液中缓蚀剂残余浓度的方法。

针对采出液中缓蚀剂残余浓度的检测[3]，目前主要采用的方法有交流阻抗法[4]，气、液相色谱法[5]，荧光光谱法[6]，红外分光光谱法[7]等。交流阻抗法测定速度快，适合测定的缓蚀剂范围广，但受采出液中氧含量和油含量的影响较大，对含油采出液中的缓蚀剂测定不准确；气、液相色谱法检测灵敏度高，但其只适合痕量分析，且对油田污水的预处理要求高，直接影响了缓蚀剂在水中的真实浓度；荧光光谱法操作简便，精确度高，但是荧光剂的加入量不同对实验结果有很大的影响，不仅会影响荧光强度随缓蚀剂浓度变化的规律，而且会影响混合液荧光峰的位置[7]；红外分光光谱法测定速度较快，试样的用量较少，但是水的吸收峰会对结果产生严重干扰，且油田污水中存在的有机物也会严重干扰缓蚀剂的吸收峰[8]。显色萃取法操作简单，测定数值准确，本文采用显色萃取法测定塔里木油田缓蚀剂的残余浓度。

1 实验

实验所用药品主要有NaOH、HCl、氯仿、CY显色剂等。

1.1 实验原理

显色剂是一种能与待测组分形成有色络合物的试剂，显色剂的适量加入可以增大样品光谱测试灵敏度，降低光谱测试检出下限[9]。基于“朗伯（Lambert）-比尔（Beer）定律”，缓蚀剂特征官能团在特定波段处有吸收峰，其吸光度与浓度具有良好的正相关线性关系，因此可采用显色萃取法测定采出液中残余缓蚀剂的浓度。

1.2 实验步骤

（1）采用蒸馏水配制THYH-2型缓蚀剂，分别配制浓度为20、 40、60、80、100、120、150和200 mg/L缓蚀剂溶液。

（2）配制显色剂CY溶液。

（3）向分液漏斗中分别加入25 mL由步骤（1）配制好的不同浓度的缓蚀剂溶液和25 mL缓冲溶液，混合均匀。最终pH值应在7～8之间，根据需要使用0.1 mol/L的NaOH或0.1 mol/L的盐酸来调节pH值。

（4）添加1 mL的CY显色剂到上述缓冲混合物中并旋转分液漏斗，添加25 mL氯仿作为萃取剂，使其与缓冲溶液达到平衡。用力摇动，必要时排气，静置一段时间以使相分离。

（5）在波长190～800 nm之间进行全波段扫描，确定最佳吸收波长。

（6）在步骤（5）确定的波长下测定不同缓蚀剂浓度条件下的吸光度值，绘制标准吸收曲线，确定线性关系，得出缓蚀剂浓度与吸光度的关系曲线线性回归方程。

1.3 缓蚀剂残余浓度确定

以空白现场水的萃取液作为参比液，在最佳波长下测定待测样品溶液吸光度，根据标准曲线计算缓蚀剂残余质量浓度。

2 现场缓蚀剂浓度测定最佳条件

2.1 加缓冲溶液的采出液缓蚀剂残余浓度测试及标准曲线绘制

按前述实验步骤，采出液加入缓冲溶液后，对缓蚀剂残余浓度及吸光度值进行测试，结果见表1。根据表1绘制采出液中缓蚀剂残余浓度标准曲线（图1）。

表1 加缓冲溶液的采出液缓蚀剂残余浓度及吸光度值Tab.1 Corrosion inhibitor residual concentration and adsorbance value of produced liquid with buffer solution

图1 加缓冲溶液的采出液缓蚀剂残余浓度标准曲线Fig.1 Standard curve of residual corrosion inhibitor concentration for produced liquid with buffer solution

2.2 不加缓冲溶液的采出液缓蚀剂残余浓度测定及标准曲线绘制

除不加缓冲溶液外，其他步骤按前述实验进行，对不加缓冲溶液的缓蚀剂残余浓度及吸光度值进行测试，结果见表2。根据表2绘制采出液中缓蚀剂残余浓度标准曲线（图2）。

表2 不加缓冲溶液采出液的缓蚀剂残余浓度及吸光度值Tab.2 Corrosion inhibitor residual concentration and adsorbance value of produced liquid without buffer solution

实验表明：不加缓冲溶液的缓蚀剂溶液萃取后，颜色明显加深，萃取液较浑浊（图3），吸光度值明显增大。现场采出液实测吸光度值代入不加缓冲溶液的标准曲线后，残余浓度很低，不符合现场实际加入情况。

图2 不加缓冲溶液的采出液缓蚀剂残余浓度标准曲线Fig.2 Standard curve of residual corrosion inhibitor concentration for produced liquid without buffer solution

图3 不加缓冲溶液的采出液缓蚀剂标准曲线萃取后图像Fig.3 Image after extraction of standard curve of corrosion inhibitor for produced liquid without buffer solution

2.3 萃取静置时间对吸光度的影响

按前述实验步骤，配制不同浓度梯度的缓蚀剂溶液，加入缓冲溶液及筛选的显色剂，测量吸光度值，每10 min测量1次。当络合反应趋于平衡时，吸光度的读数也趋于稳定，此时的时间为显色的最优时间。实验结果见表3、表4。

表3 新垦分离器1月8日采出液不同时间吸光度Tab.3 Absorbance values of water produced by Xin Ken separator at different times on January 8

表4 新垦分离器1月9日采出液不同时间吸光度Tab.4 Absorbance values of water produced by Xin Ken separator at different times on January 9

从表3、表4可以看出，静置30～50 min时间内吸光度值较稳定。

2.4 显色剂加量和萃取次数对吸光度的影响

在不同浓度梯度的缓蚀剂溶液中，加入不同浓度的显色剂，萃取后求取不同加量下线性相关系数，优选出显色剂的最佳加量。通过改变萃取次数，分析其对吸光度的影响（表5）。

表5 不同显色剂加量和萃取次数对吸光度的影响Tab.5 Influence of different amounts of colour reagents and extraction times on absorbance values

试验结果表明：分次萃取和加大显示剂的量对吸光度没有大的影响。

3 结论与认识

（1）THYH-2型缓蚀剂质量浓度在0～200 mg/L范围内其吸光度与质量浓度成正比，且线性关系较好，可以使用显色萃取法对缓蚀剂残余质量浓度进行检测。该方法测定准确度高，操作简单，便于油气田缓蚀剂的日常检测。

（2）根据现场实际情况，测定采出液中缓蚀剂残余浓度时，应加入缓冲溶液，萃取静置时间为30～50 min时吸光度值较稳定，且显色剂加量和萃取次数对吸光度的影响不大。