新型水溶性油田指示剂的色谱研究

吴爱芳

（大连华信理化检测中心有限公司，辽宁 大连 116000）

一、前言

石油是不可再生的资源，在短期内没有重大勘探发现的情况下，如何从已有油井中抽出更多的石油具有重要意义，尤其是对于我国这样石油储量并不丰富的国家更为重要。我国的石油油田开发大都已进入中后期开采阶段，随着对油藏地层结构的重新认识，各油田在开采地下石油的同时，为保持石油的稳产高产，保持地层的能量平衡，从地面向地层注水，以补充由于开采地下石油造成的地层能量损失，即采用以水驱油的原理提高石油采收率。

本工作为油田生产和科学研究的前期实验室研究，主要对新型示踪剂氟代苯甲酸进行定性和部分定量分析，采用气相谱为分析仪器。为新型示踪剂的研究提供了一些参考数据，也为油田的生产提供一些参考信息。

二、实验原理

氟代苯甲酸与PFBBr发生衍生反应，以下对氟代苯甲酸的检测都是在衍生化后采用气相色谱仪器完成的。以邻氟苯甲酸为例，气相色谱法检测氟代苯甲酸的衍生反应方程式如下：

三、实验内容

称取各种氟代苯甲酸0.02g，配制成0.02g/ml氟代苯甲酸/乙睛溶液，稀释50倍。

取稀释后的氟代苯甲酸/乙睛溶液、0.2%(v/v)PFBBr/乙腈溶液以5：3的体积混合，加入少量固体碳酸钠(钾)粉末置于衍生玻璃管内密封，放至在90℃恒温水浴中加热35 min后取出，冷却至室温。

气相色谱检测条件

载气：高纯氮(纯度≥99.99%)；检测器：FID检测器；流量：60mL/min；柱流量(INJ)：320mL/min；进样口温度(DET)：250℃；P：100Pa；M：100Pa；AIR：50Pa；H2：60Pa；进样量：0.6μL。

分离度R能判断相邻组分在色谱柱的分离情况，是色谱的分离效能指标。当R＝1时说明分离程度达98%，R＝1.5时说明分离程度达99.7%。通常以R是否大于1.5来确定两物质是否能完全分开。

分离度的计算公式如下：

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

式中：tR(1)和tR(2)分别为两组分的保留时间；

Y1和Y2为相应组分的色谱峰的峰底宽度。

当两组峰的色谱峰分离较差，峰底宽度难于测量时，可用半峰宽代替峰底宽度，并用下式表示分离度：

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

式中：Y1/2(1)和Y1/2(2)为相应组分的色谱峰的半峰宽度。

R’与R的物理意义相同，但数值不同，R＝0.59R’。

由于示踪剂在样品中的含量都是微量的，为了更直观的显示各类氟苯甲酸的保留时间，将下面所有气相色谱的谱图局部放大。

四、结论

采用气相色谱仪对一氟取代苯甲酸、二氟取代苯甲酸和三氟取代苯甲酸进行定性分析，到以下结论：

从180℃~205℃每隔5℃进行的六组气相色谱定性分析中，温度越高衍生物质的保留时间越短，峰与峰之间的距离也越近。不难看出，无论从峰型，峰高还是分离度来比较，只有在190℃时氟代苯甲酸的分离情况比较好，同类氟取代苯甲酸能完全分离，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两种物质在同一油田水样中均能被检测到。在其余柱温下，虽有部分氟取代苯甲酸能被较好的检测，甚至是个别检测情况比190℃时的还好一点，但是不能全部检测出氟取代苯甲酸。

实验结果表明：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检测到。由于氟取代苯甲酸极易溶于油田的注入水中，在微量浓度下仍然能够被检测分析到，并且它具有较高的灵敏度和较好的微生物和化学稳定性，它的性质与水驱示踪剂要求相吻合，所以氟取代苯甲酸是很好的新型水溶性油田指示剂。

五、展望

随着对油藏地层结构的重新认识，各油田在开采地下石油的同时，为保持石油的稳产高产，保持地层的能量平衡，从地面向地层注水，以补充由于开采地下石油造成的地层能量损失，即采用以水驱油的原理提高石油采收率。

对于目前常用的水溶性油田指示剂来说，有的示踪剂因为在大多数油田盐水中是天然存在的，本底浓度的误差大大影响了示踪剂的准确测量结果；有的是因为高昂的价格严重限制了它的实际应用；另外一些示踪剂的缺点是它的微生物稳定性和化学稳定性较差，经常是示踪剂投入使用后分析检测不出来。其原因是油藏本身是个巨大的还原体系，能够使化学性质不稳定的示踪剂发生化学变化。而且，常温下油田中的大量细菌和微生物对示踪剂有着明显的生物降解作用。放射性示踪剂的性能较好，但又存在环保和人员防护等问题，并且稍有不慎会对环境造成严重的污染。再加上它们的投入成本高，获得的经济利润少，甚至有的还会造成经济亏损，这样的水溶性油田指示剂即使投入了使用，也往往达不到预期的目的。

本实验研究的新型水溶性油田指示剂具有高灵敏度、稳定的微生物性质和化学性质、投入成本低、对环境的污染小等优点。将它应用在我国油田油藏开发中，弥补我国目前井间贯通指示剂的缺点，为我国的原油开采事业做出应有的贡献。