Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в области нефтяной промышленности, в частности при исследовании скважин и межскважинного пространства при разработке нефтяных месторождений для количественного определения шестнадцати трассеров (сульфосалициловая кислота, 4-метилумбеллиферон, тинопал CBS-x, флуоресцеин натрия, эозин Б, родамин С, сафранин Т, метиленовый синий, моноэтаноламин, диэтаноламин, пропиленгликоль, 2-этоксиэтанол, этиленгликоль, диэтиленгликоль, изопропанол, глицерин) в пластовых водах с использованием минимального количества шагов пробоподготовки и методов анализа.
На данный момент известна методика определения концентраций трассеров при совместном присутствии (флуоресцеин натрия, роданид калия, карбамид) в пластовых водах с использованием градуировочного эксперимента и применением спектрофотометрического анализа (патент RU № 2275619, МПК G01N 21/17, опубл. 27.04.2006 г., Бюл. № 12). Проба пластовой воды отделяется от нефти в делительной воронке и очищается от мелкодисперсных твердых примесей с помощью бумажных фильтров. Осветление пробы происходит при добавлении коагулянта и щелочи, а затем центрифугированием удаляют образовавшиеся твердые частицы. Далее проба делится на несколько равных частей по количеству исследуемых трассеров. В каждую порцию вводятся дополнительные реагенты и фиксированные добавки для повышения точности анализа при совместном присутствии трассеров. В результате трех оптических измерений итерполяционным методом каждой части пробы получают данные о количественном содержании трассеров в них. Техническим результатом является повышение точности оптических изменений в нелинейной области зависимости сигнала от концентрации за счет линеаризации участка зависимости в точке измерения между двумя фиксированными добавками.
Недостатком данного метода является необходимость знания о приблизительной концентрации трассера в пробе для добавления точных количеств фиксированных добавок, а также малое количество трассеров, количественно определяемых при совместном присутствии.
Еще один способ определения концентрации трассеров (флуоресцеин натрия, нитрат калия, роданид калия и карбамид) при их совместном присутствии в пробе пластовой воды из нефтеперерабатывающей скважины (патент RU № 2301409, МПК G01J 3/00, опубл. 20.06.2007 г., Бюл. № 17). Пробы пластовой воды отделяется от нефти физическим способом, фильтруется для удаления твердых примесей и осветляется с помощью агентов-коагулянтов в щелочной среде с последующим центрифугированием до исчезновения видимой опалесценции. Проба делится на несколько равных частей по количеству трассеров. Количественное определение трассеров в каждой пробе проводится с помощью трех оптических измерений: одно измерение для подготовленной пробы, а два других для модельных растворов, искусственно приготовленных из пластовой воды с фиксированным добавлением флуоресцеина натрия в количестве, как и в исследуемой пробе, и определяемых трассеров.
Техническим результатом является повышение точности количественного определения всех трассеров за исключением флуоресцеина натрия, а также уменьшение погрешности снятия спектров за счет вычитания его сигнала.
Недостатком данного метода является долгая подготовка модельных растворов, отсутствие методики количественного определения флуоресцеина натрия при совместном присутствии с другими трассерами в исходной пробе, а также малое количество трассеров, количественно определяемых при совместном присутствии.
Наиболее близким по технической сущности является способ проведения анализа пластовой воды, включающей в себя композицию из девяти трассеров: флуоресцеина натрия, родамина С, тиомочевины, карбамида, роданида аммония, нитрата натрия, изопропанола, пропанола, и трет-бутанола (патент RU № 2762994, МПК G01N 21/17, опубл. 04.11.2020 г., Бюл. № 36). Данный способ анализа включает отделение исследуемой пробы пластовой воды от нефти, осветление фильтрацией через гидрофильный мембранный фильтр, разделение индикаторов, пропусканием пробы через гидрофобизированный силикагель с привитыми октальными группами С8, разделение элюата на порции, добавление соответствующих реагентов для анализа ионных индикаторов и измерение поглощения при характерных для каждого индикатора длинах волн, количественное определение флуоресцеина натрия и родамина С люминесцентным методом проводят путем их десорбции с сорбента смесью метанола с водой в объемном соотношении 80:20, добавляют боратный буфер с рН = 9,18 и проводят измерения, алифатические спирты определяют газохроматографическим методом путем анализа паровой фазы с добавлением высаливателя. Количественное определение отдельных индикаторов проводят по отдельно построенной градуировке на пластовой воде, не содержащей индикаторы.
Недостатками способа являются длительность и сложность реализации проведения анализа из-за большого количества шагов пробоподготовки, а также малое количество совместно определяемых трассеров, что ограничивает возможность применения данного способа при анализе крупных нефтегазовых месторождений.
В настоящее время для исследования строения пласта и проведения соответствующих геофизических испытаний требуется одновременное использование большего числа индикаторов (обычно 12-16).
Сущностью заявленного изобретения является разработка простого, чувствительного и селективного способа количественного определения шестнадцати трассеров (сульфосалициловая кислота, 4-метилумбеллиферон, тинопал CBS-x, флуоресцеин натрия, эозин Б, родамин С, сафранин Т, метиленовый синий, моноэтаноламин, диэтаноламин, пропиленгликоль, 2-этоксиэтанол, этиленгликоль, диэтиленгликоль, изопропанол, глицерин) в пластовых водах с использованием минимального количества шагов пробоподготовки и методов анализа.
Способ детектирования флуоресцентных и спиртовых трассеров при их совместном присутствии в пластовых водах при проведении трассерных межскважинных исследований, включающий анализ композиции из индикаторов для геофизических исследований в пластовой воде при их совместном присутствии, отделение исследуемой пробы пластовой воды от нефти, очистку пробы от мелкодисперстных и органических примесей путём осветления коагулянтом в щелочной среде и центрифугирования, разделение пробы на несколько порций, добавление в каждую порцию пробы дополнительных реагентов для улучшения качества проводимого анализа, проведение последовательного количественного анализа композиции из индикаторов в образованных порциях пробы методами флуоресцентной спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии.
Новым является то, что композиция индикаторов состоит из сульфосалициловой кислоты, 4-метилумбеллиферона, тинопала CBS-x, флуоресцеина натрия, эозина Б, родамина С, сафранина Т, метиленового синего, моноэтаноламина, диэтаноламина, пропиленгликоля, 2-этоксиэтанола, этиленгликоля, диэтиленгликоля, изопропанола, глицерина, при этом флуоресцентные трассеры анализируют при рН среды, в которой они проявляют наиболее интенсивные свойства люминесценции с учётом пересечения спектров люминесценции трассеров с близким расположением пиков эмиссии, а трассеры на основе спиртов с широким диапазоном температур кипения 82,4 - 290 °С анализируют при оптимальном подборе условий скорости потока газа-носителя и развёртки температуры колонки хроматографа.
Технический результат данного изобретения заключается в использовании на стадии анализа свойства аддитивности сигналов флуоресценции трассеров на основе флуоресцентных красителей, а также в подборе оптимальных условий анализа трассеров на основе спиртов методом газовой хромато-масс-спектроскопии с применением программируемой развёртки температуры, при которой возможно одновременное определение как низкокипящих, так и высококипящих полярных органических соединений, что позволяет просто, без дополнительных затрат на пробоподготовку проводить одновременное определение восьми флуоресцентных и восьми полярных органических трассеров в одной пробе с сохранением точности проводимых исследований на приемлемом уровне и использованием только двух методов анализа.
На фиг. 1 показаны спектры возбуждения трассеров 1-8 согласно нумерации в таблице 1.
На фиг. 2 показаны эмиссии трассеров 1-8 согласно нумерации в таблице 1.
Пример конкретного выполнения способа
В рамках данного способа для анализа флуоресцентных индикаторов используется флуоресцентный спектрофотометр Hitachi_F-7000, для анализа спиртов используется Хромато-масс-спектрометр GCMS 2010 Plus Shimadzu (Япония) с использованием неполярной капиллярной колонки «Zebron» (30 м - длина, 0,25мм - диаметр, толщина слоя фазы - 1 мкм, газ-носитель - гелий) и электронной ионизацией образцов. Идентификация компонентов проводится с использованием библиотеки масс-спектров NIST-11, включающей 212961 индивидуальных соединений.
Предложенный способ анализа проб пластовой воды осуществляют следующим образом.
Пробу пластовой воды, содержащую композицию из шестнадцати трассеров (сульфосалициловой кислоты, 4-метилумбеллиферона, тинопала CBS-x, флуоресцеина натрия, эозина Б, родамина С, сафранина Т, метиленового синего, моноэтаноламина, диэтаноламина, пропиленгликоля, 2-этоксиэтанола, этиленгликоля, диэтиленгликоля, изопропанола, глицерина) подвергают первичной очистке от механических примесей методом фильтрации через бумажный фильтр (синяя лента). Далее проводят осветление пробы при помощи коагулянта FeCl3 в щелочной среде. Полученный раствор проходит фильтрацию, отстаивается в течение суток и проходит повторную фильтрацию перед дальнейшим анализом.
Количественное определение отдельных индикаторов проводят по группам с использованием предварительно построенной градуировки на пластовой воде, не содержащей индикаторы.
Градуировку флуоресцентных трассеров, как и их определение, проводят при pH среды, соответствующей наиболее интенсивной люминесценции исследуемого трассера.
4-метилумбеллиферон, флуоресцеин натрия, сафранин Т, родамин С, метиленовый синий лучше определяются в щелочной среде при pH ≈ 9; сульфосалициловая кислота, тинопал CBS-x, эозин Б - в нейтральной, а сафраин Т - в кислой. Определение интенсивности люминесценции проводят с использованием прибора Hitachi_F-7000, сохраняя настройки прибора, такие как: мощность источника света и щели монохроматоров, между градуировкой и испытанием для определяемого трассера одинаковыми. По градуировке определяют коэффициенты в линейной зависимости интенсивности люминесценции индикатора от его концентрации:
,
где y - сигнал спектрофотометра или хроматографа;
x - концентрация исследуемого индикатора Ci, г/дм3;
a и b - коэффициенты градуировочной зависимости.
Для построения градуировочных зависимостей используется вода средней минерализации с массовой долей соли 10 % и ситуативно модулируемой pH при помощи буфера на основе глицина.
Результаты градуировки приборов (№ 1) для отдельных трассеров приведены в таблице 1.
(λex; λem;pH)
(λex; λem;pH)
(λex; λem;pH)
(λex; λem;pH)
(300; 400; 7)
(330; 450; 9)
(360; 410; 7)
(330; 450; 9)
(330; 450; 9)
(360; 410; 7)
(490; 513; 9)
(515; 535; 7)
(518; 587; 3)
(555; 580; 9)
(518; 587; 3)
(518; 587; 3)
(555; 580; 9)
(666; 687; 9)
(-;-;7)
(-;-;7)
(-;-;7)
(-;-;7)
(-;-;7)
(-;-;7)
(-;-;7)
(-;-;7)
(-;-;7)
(-;-;7)
(-;-;7)
(-;-;7)
(- ;- ;7)
(-;-;7)
(- ;- ;7)
(-;-;7)
Спектры люминесценции 4-метилумбеллиферона и тинопала CBS-x, а также родамина С и сафранина Т попарно пересекаются (фиг. 1, 2), спектр люминесценции эозина Б частично накладывается на спектр люминесценции сафранина Т, также как люминесценция сульфосалициловой кислоты частично накладывается на люминесценцию тинопала CBS-x, в связи с чем, для каждого из этих трассеров проводится дополнительная градуировка прибора (№ 2) при условиях съёмки люминесценци мешающего индикатора, отличающиеся главным образом длинами волн возбуждения и эмиссии, а также pH среды. Перекрывание спектров люминесценции между остальными трассерами пренебрежимо мало за счёт большого различия в их длинах волн возбуждения, что позволяет не учитывать их пересечение.
Анализ концентрации трассеров проходит по группам, построенным с учётом наиболее эффективной для определения pH среды и метода исследования:
- 4-метилумбеллиферон, флуоресцеин натрия, родамин С, метиленовый синий. К некоторой аликвоте исследуемой пробы объёмом 10 мл добавляют 1 мл раствора буфера на основе глицина с pH = 9 и концентрацией 1 г/л, тем самым переводя среду раствора в щелочную область. Люминесценцию определяют при длинах волн возбуждения λex = 330 нм, 490 нм, 555 нм, 666 нм и длинах волн эмиссии 446 нм, 513 нм, 580 нм, 687 нм для трассеров 4-метилумбеллиферон, флуоресцеин натрия, родамин С и метиленовый синий соответственно.
- Сульфосалициловая кислота, тинопал CBS-x, эозин Б. Некоторую аликвоту исследуемой пробы исследуют без дополнительной модуляции среды при pH = 7 - 8. Исследования проводят при длинах волн возбуждения λex = 300 нм, 360 нм, 515 нм и длинах волн эмиссии λem =400 нм, 410 нм, 535 нм для трассеров сульфосалициловая кислота, тинопал CBS-x, эозин Б.
- Сафранин Т. К некоторой аликвоте исследуемой пробы объёмом 10 мл добавляют 1мл раствора буфера на основе глицина с pH = 3 и концентрацией 1 г/л, тем самым переводя среду раствора в кислую область, где сильнее выражена люминесценция Сафранина Т. Люминесценцию определяют при длинах волн возбуждения λex = 520 нм и длинах волн эмиссии λem = 587 нм для трассеров сафранин Т соответственно.
- Моноэтаноламин, диэтаноламин, пропиленгликоль, 2-этоксиэтанол, этиленгликоль, диэтиленгликоль, изопропанол, глицерин. Некоторую аликвоту исследуемой пробы исследуют без дополнительной модуляции среды при pH = 7 - 8 методом газовой хромато масс-спектроскопии. В инжектор при температуре 280 °С вводится 0,1 мкл образца, который при скорости потока газа-носителя в колонке (гелий) - 1,5 мл/мин, начальной температуре колонки 40 °С со скоростью нагрева 10°С/мин до 250 °С, проходит разделение на неполярной капиллярной колонке «Zebron» длиной 30 м, диаметром 0,25 мм, толщиной слоя фазы 1 мкм с электронно-ионным ионизатором при температуре источника ионов 220 °С. По площади пиков на хроматограмме определяют концентрацию полярных трассеров.
Таким образом, определяют восемь параметров люминесценции (I1 - I8), которые позволяют определить концентрацию каждого флуоресцентного трассера по отдельности. Полученные значения должны находиться в диапазоне линейного определения концентрации для определяемого трассера, которые указаны в таблице 2.
Концентрации трассеров на основе сульфосалициловой кислоты, флуоресцеина натрия, эозина Б, метиленового синего, а также моноэтаноламина, диэтаноламина, пропиленгликоля, 2-этоксиэтанола, этиленгликоля, диэтиленгликоля, изопропанола, глицерина определяют по формуле (1) с известными коэффициентами aI и bI, определёнными ранее по градуировке, предварительно домножив значения люминесценции для флуоресцеина натрия и метиленового синего на коэффициент 1,1 с целью учёта разбавления при заданиях pH.
Концентрации тинопала CBS-x и 4-метиллумбеллиферона определяются из следующей системы уравнений с двумя неизвестными:
где 1,1 - коэффициент разбавления пробы 4-метиллумбеллиферона при модулировании pH среды,
an(m), b n(m) - коэффициенты из уравнения градуировочной прямой,
n - индекс обозначающий принадлежность коэффициента к градуировчной прямой индивидуального трассера (совпадает с индексов в условном обозначении интенсивности люминесценции),
m - индекс определяющий номер используемой градуировочной зависимости,
СТ, С4М - концентрации тинопала CBS-x и 4-метилумбеллиферона соответственно.
Концентрации трассеров родамина С и сафранина Т определяются из другой системы уравнений с двумя неизвестными:
где 1,1 - коэффициент разбавления проб родамина С и сафранина Т при модулировании pH среды,
an(m), b n(m) - коэффициенты из уравнения градуировочной прямой, n - индекс обозначающий принадлежность коэффициента к градуировчной прямой индивидуального трассера (совпадает с индексом в условном обозначении интенсивности люминесценции),
m - индекс, определяющий номер используемой градуировочной зависимости,
ССТ, СР - концентрации сафранина Т и родамина С соответственно.
Экспериментальную оценку выполнения предлагаемого способа определения концентраций шестнадцати индикаторов (сульфосалициловая кислота, 4-метилумбеллиферон, тинопал CBS-x, флуоресцеин натрия, эозин Б, родамин С, сафранин Т, метиленовый синий, моноэтаноламин, диэтаноламин, пропиленгликоль, 2-этоксиэтанол, этиленгликоль, диэтиленгликоль, изопропанол, глицерин) в пластовой воде проводили на примере анализа трех смесей этих индикаторов. Результаты количественного определения индикаторов в пластовой воде без проведения сорбции и с сорбцией представлены в таблице 3.
Относительную погрешность определения концентрации n-го индикатора определяли по формуле:
где Свв - введённая в образец концентрация трассера, г/дм3,
Сn - определённая концентрация трассера n в образце, г/дм3.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет улучшить чувствительность определения флуоресцентных трассеров с пересекающимися спектрами люминесценции относительно известного прямого метода определения основанного на пропорциональности интенсивности сигнала люминесценции к концентрации, а также позволяет с достаточно низкой погрешностью определять полярные трассеры на основе спиртов при их одновременном присутствии.
Применение предлагаемого способа детектирования флуоресцентных и спиртовых трассеров при их совместном присутствии в пластовых водах при проведении трассерных межскважинных исследований позволяет, сохраняя количество задействуемых трассеров, избежать длительного этапа пробоподготовки и использования соединений ионной природы, анализ которых, как правило, сопровождается значительными погрешностями ввиду их возможного присутствия в породе, а также позволяет повысить точность определения флуоресцентных трассеров за счёт учёта наложения их спектров возбуждения и эмиссии при параметрах определения.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Количественный анализ композиции индикаторов для геофизических исследований в пластовой воде при их совместном присутствии | 2020 |
|
RU2762994C1 |
Способ определения дебитов воды, нефти, газа | 2018 |
|
RU2685601C1 |
СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРУППЫ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ И ИОННЫХ ИНДИКАТОРОВ В ПЛАСТОВОЙ ВОДЕ ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ | 2015 |
|
RU2595810C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕБИТОВ ВОДЫ, НЕФТИ, ГАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСХОДОМЕРНОГО УСТРОЙСТВА | 2014 |
|
RU2569143C1 |
СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ МНОГОПЛАСТОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ | 2005 |
|
RU2315863C2 |
Способ межскважинного трассерного теста с низким пределом обнаружения, содержащего натриевые или калиевые соли 2,4- или 3,5-динитробензойных кислот | 2022 |
|
RU2791768C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРИСКВАЖИННЫХ ПРИТОКОВ ФЛЮИДА ПРИ МНОГОСТУПЕНЧАТОМ ГИДРОРАЗРЫВЕ ПЛАСТА | 2018 |
|
RU2685600C1 |
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ТИОМОЧЕВИНЫ И ФЛУОРЕСЦЕИНА НАТРИЯ ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ В ПЛАСТОВЫХ ВОДАХ | 2011 |
|
RU2473885C2 |
СПОСОБ ИНДИКАТОРНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН И МЕЖСКВАЖИННОГО ПРОСТРАНСТВА | 2014 |
|
RU2577865C1 |
СПОСОБ КОНТРОЛЯ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ | 2017 |
|
RU2648198C1 |
Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в области нефтяной промышленности, в частности при исследовании скважин и межскважинного пространства. Способ детектирования флуоресцентных и спиртовых трассеров при их совместном присутствии в пластовых водах при проведении трассерных межскважинных исследований, включающий анализ композиции из индикаторов для геофизических исследований в пластовой воде при их совместном присутствии, отделение исследуемой пробы пластовой воды от нефти, очистку пробы от мелкодисперсных и органических примесей путём осветления коагулянтом в щелочной среде и центрифугирования, разделение пробы на несколько порций, добавление в каждую порцию пробы дополнительных реагентов для улучшения качества проводимого анализа, проведение последовательного количественного анализа композиции из индикаторов в образованных порциях пробы методами флуоресцентной спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии. Композиция индикаторов состоит из сульфосалициловой кислоты, 4-метилумбеллиферона, тинопала CBS-x, флуоресцеина натрия, эозина Б, родамина С, сафранина Т, метиленового синего, моноэтаноламина, диэтаноламина, пропиленгликоля, 2-этоксиэтанола, этиленгликоля, диэтиленгликоля, изопропанола, глицерина, при этом флуоресцентные трассеры анализируют при рН среды, в которой они проявляют наиболее интенсивные свойства люминесценции с учётом пересечения спектров люминесценции трассеров с близким расположением пиков эмиссии, а трассеры на основе спиртов с широким диапазоном температур кипения 82,4 - 290°С анализируют при оптимальном подборе условий скорости потока газа-носителя и развёртки температуры колонки хроматографа. Техническим результатом является повышение точности количественного определения трассеров и уменьшение погрешности снятия спектров. 2 ил., 3 табл.
Способ детектирования флуоресцентных и спиртовых трассеров при их совместном присутствии в пластовых водах при проведении трассерных межскважинных исследований, включающий анализ композиции из индикаторов для геофизических исследований в пластовой воде при их совместном присутствии, отделение исследуемой пробы пластовой воды от нефти, очистку пробы от мелкодисперсных и органических примесей путём осветления коагулянтом в щелочной среде и центрифугирования, разделение пробы на несколько порций, добавление в каждую порцию пробы дополнительных реагентов для улучшения качества проводимого анализа, проведение последовательного количественного анализа композиции из индикаторов в образованных порциях пробы методами флуоресцентной спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии, отличающийся тем, что композиция индикаторов состоит из сульфосалициловой кислоты, 4-метилумбеллиферона, тинопала CBS-x, флуоресцеина натрия, эозина Б, родамина С, сафранина Т, метиленового синего, моноэтаноламина, диэтаноламина, пропиленгликоля, 2-этоксиэтанола, этиленгликоля, диэтиленгликоля, изопропанола, глицерина, при этом флуоресцентные трассеры анализируют при рН среды, в которой они проявляют наиболее интенсивные свойства люминесценции с учётом пересечения спектров люминесценции трассеров с близким расположением пиков эмиссии, а трассеры на основе спиртов с широким диапазоном температур кипения 82,4 - 290°С анализируют при оптимальном подборе условий скорости потока газа-носителя и развёртки температуры колонки хроматографа.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ ИНДИКАТОРОВ В ПЛАСТОВЫХ ВОДАХ | 2005 |
|
RU2301409C2 |
ТЮТЯЕВ А.В, КОМАРОВА О.Д | |||
"ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ ТРАССЕРОВ В ПЛАСТОВОЙ ЖИДКОСТИ", ТРУДЫ ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ "АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ", САМАРА, 2021 | |||
ЕВГЕНЬЕВ М.И., ЕВГЕНЬЕВА И.И., СОПИН В.Ф., ИСМАИЛОВА Р.Н., МИНУЛЛИН Р.М |
Авторы
Даты
2023-06-23—Публикация
2023-03-10—Подача