Способ парофазного анализа комбинаций водорастворимых летучих и малолетучих пластовых индикаторов

Изобретение относится к газохроматографическим методам анализа и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности для количественного определения в пластовых водах водорастворимых пластовых индикаторов.

Известно, что на нефтяных промыслах применяют различные водорастворимые органические и неорганические вещества для индикаторных (трассерных) исследований. Водные растворы трассеров вводят в нагнетательные скважины и фиксируют их поступление в добывающие скважины. Полученная информация позволяет принимать эффективные инженерные решения по повышению нефтеотдачи пластов. Наиболее сложной стадией индикаторных исследований является количественное определение в пластовых жидкостях метящего вещества (трассера). Это связано с многокомпонентным составом пластовых жидкостей и их большой загрязненностью (см.: Соколовский Э.В., Соловьев Г.Б.,Тренчиков Ю.И. Индикаторные методы изучения нефтегазоносных пластов. - М.: Недра, 1986. 158 с.).

Известно также, что газовая хроматография широко используется для контроля загрязнителей окружающей среды. Анализ летучих компонентов часто проводят методом парофазного анализа. Для контроля основных загрязнителей в водных средах разработано большое количество стандартов в США, странах ЕС и аттестованных методик в нашей стране. По анализу загрязнителей окружающей среды каждый год публикуются сотни-тысячи работ (см.: Яшин Я.И., Яшин Е.Я., Яшин А.Я. Газовая хроматография. М.: Издательство «Транс-Лит», 2009. С. 469-478).

Известно, (см.: Арутюнов Ю.И., Ефремов А.О., Онучак Л.А., Дудиков В.С. // Вестник Самарского госуниверситета, Естественнонаучная серия, 2012. №3/1(94). С.123-131), использование алифатических одноатомных спиртов в качестве водорастворимых трассеров, количественное определение которых проводят методом газовой хроматографии.

Недостатком известных способов количественного определения водорастворимых трассеров является относительно низкая правильность измерения, из-за неучтенных при градуировке погрешностей, вносимых изменяющимся в процессе исследований составом пластовых жидкостей на результаты измерений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является способ подготовки пробы пластовой воды для газохроматографического анализа изопропанола, включающий отделение пробы от нефти, удаление механических примесей фильтрованием через бумажный фильтр, смешивание 10 см³ пробы с 5 см³ гексана для экстракции растворенных неполярных веществ и после перемешивания и разделения фаз отбирают 8 см³ водного слоя и заливают в герметичную стеклянную емкость с резиновой мембраной. Емкость выдерживают в термостате при температуре 95°С не менее 30 минут. Затем отбирают 2 см³ равновесной паровой фазы медицинским шприцом и дозируют в испаритель газового хроматографа для анализа изопропанола (см.: Патент РФ №2478948 С2 // Бюл. изобр. №10 от 10.04.2013).

Недостатком известного способа является относительно низкая прецизионность и повышенная сложность выполнения измерений.

Задачей изобретения является повышение прецизионности измерения и упрощение способа парофазного анализа комбинации водорастворимых летучих и малолетучих трассеров.

Эта задача решается за счет того, что в способе парофазного анализа комбинации водорастворимых летучих и малолетучих трассеров, при котором пробу пластовой воды помещают в герметичную стеклянную емкость с резиновой мембраной, выдерживают в термостате при температуре 95°С не менее 30 минут, отбирают 2 см³ паровой фазы медицинским шприцом и дозируют в испаритель газового хроматографа для анализа, причем при отборе паровой фазы между сменной иглой и корпусом медицинского шприца устанавливают одноразовый бумажный фильтр для удаления мелких капелек воды с растворенными в них трассерами.

При решении поставленной задачи создается технический результат, который заключается в следующем:

1. Повышается прецизионность измерения летучих и малолетучих трассеров, за счет использования между сменной иглой и корпусом медицинского шприца одноразового бумажного фильтра для удаления мелких капелек воды с растворенными в них трассерами.

2. Значительно упрощается процедура выполнения подготовки пробы для парофазного анализа комбинации водорастворимых летучих и малолетучих трассеров, за счет исключения процесса экстракции гексаном из пластовой воды неполярных веществ, мешающих газохроматографическому анализу летучих трассеров.

Пример конкретного выполнения способа.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для парофазного анализа комбинации водорастворимых летучих и малолетучих трассеров. Устройство содержит герметичную стеклянную емкость 1 с пробой пластовой воды, термостат 2 с температурой не менее 95°С, резиновую мембрану с накидной гайкой 3, сменную иглу медицинского шприца 4 для отбора паровой фазы, одноразовый бумажный фильтр типа ФОФС-17 «Синяя лента» 5 для удаления мелких капелек воды с растворенными в них трассерами и медицинский шприц 6 на 2 см³ с пластмассовым поршнем для дозирования паровой фазы в испаритель газового хроматографа для анализа.

Мелкие капельки воды с растворенными в них трассерами возникают в емкости 1 в результате изменения давления при отборе паровой фазы. Эти капельки, попадая в испаритель газового хроматографа увеличивают не системно объем вводимой пробы и ухудшают прецизионность или случайную составляющую погрешности измерения.

Экспериментальную оценку выполнения предлагаемого способа проводили на примере анализа двух модельных смесей. Первая смесь содержит летучие алифатические спирты изопропанол и третбутанол. Вторая модельная смесь содержит малолетучие спирты пентанол и циклогексанол.

Эксперимент проводили на газовом хроматографе Кристалл-5000.2 ЗАО СКБ «Хроматэк» с пламенно-ионизационным детектором и колонкой длиной 100 см с внутренним диаметром 0,3 см, заполненной углеродным адсорбентом Карбоблэк-В, зернением 60-80 меш. На этом адсорбенте неполярные вещества, растворенные в пластовой воде, сильно сорбируются и не мешают анализу водорастворимых трассеров, что позволило значительно упростить способ. Температура колонки Т_с = 150°С. Избыточное давление газа-носителя азота на входе в колонку ΔР = 102 кПа, расход газа-носителя на выходе колонки F_c = 16 см³/мин. Температура испарителя и детектора 200°С.

Паровую фазу модельных смесей дозировали в хроматограф медицинским шприцом емкостью 2 см³. Для известного способа без бумажного фильтра, а в предлагаемом способе с установленным между иглой и корпусом шприца одноразовым бумажным фильтром.

Каждую смесь анализировали не менее n≥5 раз известным и предлагаемым способами и определяли средние значения площади хроматографических пиков.

Случайную составляющую погрешности измерения компонентов модельных смесей определяли по уравнению

где - прецизионность измерения в процентах или относительное среднеквадратичное отклонение среднеарифметического результата измерения.

В табл. 1 приведены сравнительные данные экспериментальной проверки известного и предлагаемого способов по результатам анализа двух модельных смесей.

Таблица 1. Результаты экспериментальной оценки известного и предлагаемого способов парофазного анализа

№ п/п Трассеры Введено аналита, мг/л Известный способ Предлагаемый способ Найдено аналита, мг/л Найдено аналита, мг/л 1 Летучие трассеры 1.1. Изопропанол 20,0 321,6 12,6 178,7 5,4 1.2. Третбутанол 20,0 537,0 12,8 298,3 6,5 2 Малолетучие трассеры 2.1. Пентанол 20,0 754,8 11,3 420,3 4,2 2.2. Циклогексанол 20,0 193,7 12,5 110,6 6,5

Как видно из приведенных в табл.1 данных прецизионность или случайная составляющая погрешности измерения летучих и малолетучих трассеров для предлагаемого способа примерно в 2,0 раза меньше по сравнению с известным. Так, для третбутанола и циклогексанола S_r = 6,5% в предлагаемом способе, а в известном способе S_r равна 12,8% и 12,5% соответственно.

Кроме того, удаление мелких капелек воды с растворенными в них трассерами с помощью одноразового бумажного фильтра обеспечивает для предлагаемого способа уменьшение аналита в дозируемой пробе не более чем в два раза.

Использование предлагаемого способа парофазного анализа комбинации водорастворимых летучих и малолетучих трассеров позволяет:

1. Повысить чувствительность определения водорастворимых трассеров в пластовых водах при проведении трассерных исследований на нефтяных и газовых промыслах.

2. Сократить расход летучих и малолетучих трассеров при проведении трассерных исследований.

3. Парофазный анализ комбинации водорастворимых трассеров значительно расширит возможность определения летучих и малолетучих трассеров в самых различных пластовых жидкостях. В том числе сильно загрязненных породой и реагентами.