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油气田化学驱产出液中部分水解聚丙烯酰胺水解度的测定方法


技术摘要:
本发明公开了一种油气田化学驱产出液中部分水解聚丙烯酰胺水解度的测定方法。该测定方法包括以下步骤:S1,制备不同水解度的部分水解聚丙烯酰胺水解度标样,并进行水解度标定;S2,配制一系列部分水解聚丙烯酰胺标准溶液;S3,根据测定数据绘制出部分水解聚丙烯酰胺标  全部
背景技术:
聚丙烯酰胺(PAM)是全球使用量最大、应用最广泛的合成类水溶性高分子聚合物, 聚丙烯酰胺及其衍生物在工农业生产中有广泛的用途,在我国主要运用于制浆造纸、水处 理、油气田开采、选矿等几大领域。中国是聚丙烯酰胺生产大国,在2006年~2015年期间聚 丙烯酰胺产量由26×104t增加至85×104t,而且需求还在逐年增加。聚丙烯酰胺分子结构具 有易变的特性,分子链上酰胺基团容易水解变成羧酸酸(钠),变为部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM),水解度是指是丙烯酸(钠)的链节数占总链节数的百分比,是表征HPAM分子结构主 要参数,同时也是HPAM产品质量控制的重要指标,水解度大小直接影响其溶液性能及其稳 定性。在地下油气藏中HPAM的水解度变化与其所经历的物理化学环境、温度、时间等因素有 关。目前水解度测定方法主要用于工厂的产品质量控制和用户的产品质检。早期的基于元 素组成分析的定氮法,通过对聚丙烯酰胺试样中总氮量的测定,求出聚丙烯酰胺水解度。如 经典的凯氏定氮法(GB/T  5009.5),但其操作比较繁琐。通过有机元素分析仪可进行快速测 定氮的含量(GB/T  19143),因为在工业生产HPAM过程中加入的尿素或硫脲,这对氮含量分 析结果有影响,因此在制样、分析前必须将其去除。甲基橙-靛兰二磺酸钠作指示剂的盐酸 滴定法比较简单易行,因而被广泛采用,被确定为国家标准的测定方法(GB  12005.6),适用 于不同聚合方法得到粉状或胶状水解聚丙烯酰胺产品的检测,因其终点时颜色变化判定比 较困难,后来在此方法的基础上发展了电导滴定法(CN1415956A)和电位滴定法 (CN109557247A),根据滴定过程中溶液电导率的变化或电位变化来确定滴定终点,由于使 用仪器检测,消除了滴定过程中的人为误差。热重法测定水解度的方法,既不受亚安化反应 的影响,也不受溶液中影响电离平衡因素的干扰,分别克服了定氮法和指示剂判定滴定终 点法的缺点,适合于产品的检测。公开专利号为CN  105424533A的文献中公开了将HPAM灼烧 转化成碳酸钠的测定高水解度的方法,结果易受含碳有机杂质的干扰;淀粉碘化镉法(孔柏 岭等.油田化学,1997年)利用分子链上的酰胺基团和溴之间发生霍夫曼重排反应原理测定 HPAM水解度,由于在590nm处进行可见光度法测定,水中生色杂质、还原性物质和温度影响 测定结果。此外还有利用阴阳离子反应的表观黏度突变法(娄清香等,高分子材料科学与工 程,2006年)。现有方法中大都需要已知聚丙烯酰胺的浓度、或受有色物质的干扰,需要对 HPAM进行纯化或预处理。高效液相色谱分子排阻法(即GPC法)虽早已用于测定HPAM的浓度 (Beazley  P .Anal  Chem .1985 ,57(11):2098~2101 .Gharfeh  S .G ,Ahmad  M  A .J  Chromatogr.1986,336:343~350)张书胜等,油田化学,1995),但并没有用于测定HPAM水解 度的文献报道。在油气田的化学驱开采过程中,HPAM被广泛应用,而油气田化学驱采出液中 含经常存在石油磺酸盐、原油中的可溶性等物质,干扰其中HPAM水解度测定,尤其是在HPAM 4 CN 111595963 A 说 明 书 2/6 页 微量的条件下更是如此。
技术实现要素:
本发明旨在提供一种油气田化学驱产出液中部分水解聚丙烯酰胺水解度的测定 方法,以提供一种有干扰物质存在的条件下部分水解聚丙烯酰胺水解度的测定方法。 为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种油田化学驱产出水中部 分水解聚丙烯酰胺水解度的测定方法。该测定方法包括以下步骤:S1,制备不同水解度的部 分水解聚丙烯酰胺水解度标样,并进行水解度标定;S2,配制一系列部分水解聚丙烯酰胺标 准溶液;S3,对配制好的部分水解聚丙烯酰胺标准溶液用液相色谱排阻法进行测定,根据测 定数据绘制出部分水解聚丙烯酰胺标准溶液的色谱峰面积或峰高与部分水解聚丙烯酰胺 浓度的关系曲线,求算每条直线的斜率ki,i=1,2,3,4,5﹒﹒﹒,i≥5;S5,采用与部分水解聚 丙烯酰胺标准溶液的测定同样的方法进行测定待测样品,并绘制出待测样品中部分水解聚 丙烯酰胺色谱峰面积或峰高与稀释倍数的关系曲线,求算直线的斜率kx;以及S6,绘制出部 分水解聚丙烯酰胺标准溶液的ki与标定的水解度值关系曲线或拟合得出相应的关系式,根 据待测样品的kx值在曲线上找出对应的水解度或用关系式求算。 进一步地,S1包括:将丙烯酰胺自由基引发均聚或丙烯酰胺与丙烯酸共聚合成一 系列的不同水解度的部分水解聚丙烯酰胺。 进一步地,采用丙烯酰胺均聚,然后加NaOH水解的方式,控制投料比,使部分水解 聚丙烯酰胺的水解度范围在15%~60%之间;或将粉状部分水解聚丙烯酰胺工业产品加水 制成胶状物,加NaOH后充分捏合进行后水解,切成胶块,烘干粉碎,水解度控制在23%~ 60%范围。 进一步地,S1中的标定包括:将S1中制备的部分水解聚丙烯酰胺水解度标样用蒸 馏水配制成500mg/L~1000mg/L的溶液,剪切10s~30s,待溶液泡沫消失后进行标定。 进一步地,标定采用的方法是用已知浓度在0.09mol/L~0.1mol/L范围的盐酸进 行滴定,采用电导率判定滴定终点。 进一步地,S2包括:标定后的部分水解聚丙烯酰胺水解度标样以蒸馏水稀释成浓 度范围为200mg/L~500mg/L的母液,再用液相色谱流动相稀释为标准样品,标准样品的浓 度范围在1mg/L~150mg/L之间;优选的,标准样品的浓度范围在1mg/L~50mg/L之间。 进一步地,液相色谱流动相为体积比40:60的甲醇与0.025mol/L  NaH2PO4水溶液的 混合液。 进一步地,S3中,选用GPC色谱柱,填料粒径为5μm,孔径为0.09nm~0.1nm,二氧化 硅基质二羟基键合相;流动相为体积比40:60的甲醇与0.025mol/L  NaH2PO4水溶液;采用紫 外分光光度检测器或二极管阵列检测器,检测器的波长设定在190nm~210nm范围,使用紫 外分光光度检测器,波长设定在190nm~210nm之间,优选为200nm。 进一步地,S5中,若待测样品是从油田采油井获取的样品,应静置后取下层水溶 液,用液相色谱流动相稀释成至少五个浓度点后再用高效液相色谱仪进行测定;待测样品 中部分水解聚丙烯酰胺的色谱出峰的峰高或峰面积应落在1mg/L~150mg/L部分水解聚丙 烯酰胺标准溶液相应的范围内,优选为1mg/L~50mg/L范围。 进一步地,对待测样品采用流动相体积倍数五点法,绘制出待测样品中部分水解 5 CN 111595963 A 说 明 书 3/6 页 聚丙烯酰胺色谱峰面积或峰高与稀释倍数的关系曲线,求算直线的斜率kx。 应用本发明的技术方案,采用分子体积排阻和高效液相色谱结合的方法,有效地 分离干扰物,具有自动化程度高、分析速度快;抗干扰能力强,在带色物质特别是与驱油剂 石油磺酸盐共存在时都不影响测定结果;进一步可以进行微量HPAM和小样品量的测定, HPAM浓度可低至5mg/L左右、5ml样品量条件下就可以测定其水解度。在待测HPAM样品浓度 未知的情形下也可以测定其对解度,是干扰物共存、少量样品条件下快速测定化学驱体系 中部分水解聚丙烯酰胺水解度有效方法。 附图说明 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中: 图1示出了实施例2中取自油井样品中的HPAM出峰面积与聚合物的稀释倍数(折算 成浓度)关系图。
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