隨著聚合物驅油技術在大慶油田的完善和工業 化推廣，部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)濃度的分析 技術也日臻成熟。其分析方法有黏度法、次氯酸鈉氧 化法（濁度法）、淀粉-碘化鎘法、凝膠色譜法、Kjel- dah定氮法、沉淀法等濁度法具有測量范圍廣、 操作過程易于控制、測量準確等特點，目前廣泛應用 于大慶油田聚合物注入液及采出水中聚丙烯酰胺濃 度的監測。針對大慶油田杏二中單井三元復合驅采 出水中含有堿和表面活性劑，具有pH值高、黏度 大、鹽水成分復雜等特點，采出水中富集硫化物和亞 硫酸根等還原性物質，抑制了次氯酸鈉的氧化作用， 采用常規濁度法測量聚丙烯酰胺濃度與現場實際嚴 重不符，因而提出過硫酸銨-濁度法測定三元復合 驅采出水中聚丙烯酰胺濃度。

1實驗部分 1.1實驗原理

聚丙烯酰胺在酸性條件下與次氯酸鈉發生霍夫 曼重排反應，生成不溶于水的胺類化合物，其濁度值 與聚丙烯酰胺濃度成正比，在470 nm的波長下，有 最大的吸收峰。

1.2實驗儀器和試劑

分析儀器使用7230G可見光分光光度計（上海 分析儀器廠）。5mol/L冰醋酸溶液配制：準確稱取 300.25 g分析純醋酸，用蒸餾水稀釋至1 000 mL。 13.1 g/L次氯酸鈉溶液配制：準確稱取13.1 g分析 純次氯酸鈉（有效氯質量分數>10.0%)，用蒸餾水 稀釋至1 000 mL(儲存期為14 d)。次氯酸鈉氧化法測定聚丙烯酰胺濃度的研究，過硫酸銨-硫酸鈉 配制：稱取2 g過硫酸銨和10 g無水硫酸鈉研磨均勻，貯存于干燥器中。 1.3聚合物樣品

4種部分水解聚丙烯酰胺的基本參數，見表1。 表1部分水解聚丙烯酰胺的基本參數

項目樣品名稱相對分子質量水解聚丙烯酰胺 質量分數/%

美國HPAM- 13.00 X106$0.90

美國HPAM- 28.00 X106$0.90

美國HPAM- 31.60 X107$0.90

大慶助劑廠HPAM- 42.50 X107$0.90

注：其中HPAM- 4為超高相對分子質量抗鹽聚合物。

1.4 實驗方法

向具塞錐形瓶中準確移取5 mL待測水樣，用移 液管移入5mol/L冰醋酸溶液10mL，充分混勻，放 置2 min，再加入15 mL的13.1 g/L的次氯酸鈉水溶 液，搖勻靜止30 min后，用分光光度計在470 nm波 長下測試吸光度。

2結果和討論

2.1不同相對分子質量聚合物的標準曲線

根據聚丙烯酰胺的固含量，將HPAM - 1、 HPAM- 2、HPAM- 3、HPAM- 4聚合物干粉配制成 質量濃度為1 000 mg/L母液，用蒸餾水分別將其稀 釋成100、200、300、400、500 mg/L的標準溶液，采用 濁度法，在7230G分光光度計上測定吸光度值，從 而利用外標法，得到不同相對分子質量的聚丙烯酰 胺的標準曲線，見圖1。

 

由圖1可知，在相同的測試條件下，聚丙烯酰胺 的質量濃度隨著聚合物相對分子質量升高，吸光度 A值也隨之增大。部分水解聚丙烯酰胺屬線型高分 子直鏈式化合物，聚丙烯酰胺相對分子質量高，直鏈 上酰胺基數目多，濁度法反應的吸光度值大。所以建 議選用與實測水樣中聚丙烯酰胺相近的聚合物干粉 標準曲線進行測量。

2.2次氯酸鈉濃度的選擇和最佳反應時間

采用不同濃度的次氯酸鈉溶液分別與相對分子 質量8.00 X106、質量濃度250mg/L的聚丙烯酰胺進 行反應，測得的吸光度值與反應時間的關系見圖2。

 

由圖2可知，質量濃度為13.1 g/L次氯酸鈉溶 液吸光度值最大。這是因為在酸性條件下，隨著質量 濃度的增大，游離氯也增多，而氯易與聚丙烯酰胺中 酰胺基發生反應，但無法生成不溶于水的胺類化合 物，這樣就抑制了次氯酸鈉同聚丙烯酰胺的反應，從 而影響了胺類化合物的產率，濁度值就會下降。考慮 到與酰胺基充分反應，并排除次氯酸鈉中游離氯的 干擾，宜選用質量濃度為13.1 g/L次氯酸鈉溶液為 最佳反應濃度。次氯酸鈉氧化法測定聚丙烯酰胺濃度的研究，次氯酸鈉作為一種強氧化劑，其化學 性質不穩定，即使在常溫下也會自然分解而失去活 性，所以13.1g/L次氯酸鈉溶液有效期為14d。

由圖2可知，在30 min和45 min之間吸光度最 大，曲線比較平穩，說明這段時間反應最充分，濁度 最大，隨著時間延長，胺類化合物顆粒聚集長大，逐 漸生成沉淀，使吸光度值下降。所以濁度法測試聚丙 烯酰胺濃度最佳反應時間為30-45 min。

2.3堿、表面活性劑對聚丙烯酰胺濃度測定的影響

杏二中配制站配注水水質和三元驅油劑理論 加量見表 2。

實驗表明，配注水的各項離子和礦化度對濁度 法測量無影響，由于NaOH的加入，使次氯酸鈉與 聚丙烯酰胺反應無法進行。用冰醋酸將試樣pH調 至7?8(采用鹽酸會破壞三元注入液的膠態，析出 聚合物），方可進行測量，對測量結果不會造成影 

表2注水水質和三元驅油劑理論投加量

項目HCl-/HC〇3-/Ca2+/Mg2+/SO42-/Na+(K+)/總礦化度 / NaOH/表面活性劑 /HPAM/

上P_(mg.L-1)(mg.L-1)(mg.L-1)(mg.L-1)(mg.L-1)(mg.L-1)(mg.L-1)(g.L-1)(g.L-1)(mg*L-1)

數值 7.6763.446038.712.656.217391212.01.01 500 

876543.2-1

響。而表面活性劑本身的濁度會使測量結果偏高, 見圖3。

一•一 HPAM 質童濃度 100 mg/L -•- HPAM 質量濃度 200 mg/L

50100150200250

表面活性劑質量濃度/(mg •!/、

圖3表面活性劑對吸光度的影響 實驗表明：稀釋后的表面活性劑本身帶有一定

的濁度，可以通過扣除表面活性劑本身的吸光度值， 來消除正誤差。

2.4杏二中單井采出水中聚丙烯酰胺濃度現場測試 杏二中注入三元液聚合物質量濃度為1 500mg/L 左右，次氯酸鈉氧化法測定聚丙烯酰胺濃度的研究，由于地層對聚合物的吸附、捕集及地層水的稀 釋，聚合物段塞前緣中聚丙烯酰胺質量濃度很低（遠 遠低于1 500mg/L)，當吸附達到平衡后，產出聚合物 質量濃度接近或達到最高濃度，說明驅(增）油效果達 到最佳，從而對單井采出水中聚合物質量濃度實施監 測意義重大5〕。從2003年4月一2004年4月分別采 用濁度法和淀粉-碘化鎘法對杏二中地區丁 2- P5 井、丁 2-P4井、檢29井及杏二中聯合站電脫游離水 中的聚合物濃度進行檢測，結果見表3。 

表3濁度法和淀粉-碘化鎘法檢測杏二中采出水中聚合物質量濃度

HPAM質量濃度 /(mg*L-1)

丁 2-P5井丁 2-P4井檢29井杏二中游離水

濁度法淀粉- 碘化鎘法濁度法淀粉-

碘化鎘法濁度法淀粉-

碘化鎘法濁度法淀粉-

碘化鎘法

2003- 04- 09446440492498104390241240

2003- 06- 1644044549050352.2386242248

2003- 07- 2311042947547864.6395198189

2003- 09- 2559.645850.946240.5410220224

2003 - 11 - 0968.742866.748042.0420216218

2004- 01- 1698.548179.547051.3390210205

2004- 04- 0652.846558.649040.6425240238

 

2.5 加標回收

由表3可見，杏二中檢29井兩種方法檢測結果 相差甚遠，而丁 2- P5井、丁 2- P4井在有些采樣時 間段，濁度法檢測結果也出現反常，針對2004年4 月6日丁 2 -P5井、丁 2 -P4井、檢29井及杏二中 聯合站電脫游離水中的聚合物質量濃度進行加標回 收， 見表 4。

表4杏二中聚丙烯酰胺濃度加標回收率

項目丁 2- P5 井丁 2- P4 井檢 29 井杏二中游離水

濁度法HPAM 實測質量濃 度 /(mg*L-1)52.858.640.6240

加入標準樣品 HPAM實測質 量濃度/ (mg-L'1)100100100100

加標后的實測 質量濃度/ (mg-L"1)99.755.442.5345

加標回收

率/%47.034.930.298.6

由表4可知，只有杏二中試驗站電脫游離水 中聚丙烯酰胺濃度測定是準確可靠的，次氯酸鈉氧化法測定聚丙烯酰胺濃度的研究，常規濁度 法檢測杏二中丁 2 - P5井、丁 2 - P4井、檢29井 的聚合物質量濃度存在著較大的偏差。說明在單 井采出水中存在著一些還原物質，如硫化物、亞硫 酸根等，它們抑制了次氯酸鈉同聚丙烯酰胺中酰 胺基發生反應，無法真實地檢測出水樣中的聚丙 烯酰胺濃度。

2.6過硫酸銨-濁度法

杏二中單井三元復合驅采出水中的聚合物濃度 高、黏度大，在樣品預處理時，很容易出現穩態失穩 現象，例如加入乙酸鋅除掉硫化物，而鋅離子破壞了 聚丙烯酰胺在水中的溶膠狀態，使其大量聚集絮凝 下來，無法達到檢測的目的。采取用醋酸酸化，加入 適量過硫酸銨-硫酸鈉分解劑，再按常規濁度法分 別對丁 2- P5井、丁 2 - P4井、檢29井的聚合物質 量濃度進行檢測。