油田水質分析培訓

1、主講人：杜燦敏主講人：杜燦敏油田水質化驗油田水質化驗中國石化采油助劑與機電產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心中國石化采油助劑與機電產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心20212021年年8 8月月 注水水質根本要求注水水質根本要求 在運行條件下注入水不應結垢；在運行條件下注入水不應結垢； 注入水對水處理設備、注水設備和輸水管線腐蝕性要?。蛔⑷胨畬λ幚碓O備、注水設備和輸水管線腐蝕性要小； 注入水不應攜帶超標懸浮物，有機淤泥和油；注入水不應攜帶超標懸浮物，有機淤泥和油； 注入水注入油層后不使粘土發(fā)生膨脹和移動，與油層流體配伍性注入水注入油層后不使粘土發(fā)生膨脹和移動，與油層流體配伍性良好。良好。153.5控制指標控制指標注入層

2、平均空氣注入層平均空氣滲透率滲透率0.6 m2標準分級標準分級標準分級標準分級標準分級標準分級A1A2A3B1B2B3C1C2C3顆粒直徑中顆粒直徑中值，值，m1.01.52.02.02.53.03.04.0懸浮固體含懸浮固體含量，量，mg/L1.0 2.03.03.04.05.05.07.010含油量，含油量，mg/L5.06.08.08.010.152030平均腐蝕率，平均腐蝕率，mm/a0.076 SRB菌，菌，個個/mL01025 0102501025 水質主要控制指標的檢測水質主要控制指標的檢測 懸浮固體：懸浮固體：通常是指在水中不溶解而又存在于水中不能通常是指在水中不溶解而又存在于

3、水中不能通過過濾器的物質。標準規(guī)定用平均孔徑為微米的纖維通過過濾器的物質。標準規(guī)定用平均孔徑為微米的纖維素脂微孔膜過濾，經(jīng)汽油或石油醚溶劑洗去原油后，膜素脂微孔膜過濾，經(jīng)汽油或石油醚溶劑洗去原油后，膜上不溶于油水的物質。上不溶于油水的物質。含油：含油：指在酸性條件下，水中可以被汽油或石油醚萃取指在酸性條件下，水中可以被汽油或石油醚萃取出的石油類物質，稱為水中含油。出的石油類物質，稱為水中含油。懸浮物顆粒直徑中值：懸浮物顆粒直徑中值：指水中顆粒的累積體積占顆?？傊杆蓄w粒的累積體積占顆?？傮w積體積50%50%時的顆粒直徑。時的顆粒直徑。SRBSRB菌：指在一定條件下能將硫酸根離子復原成二價硫離菌

4、：指在一定條件下能將硫酸根離子復原成二價硫離子，進而形成副產(chǎn)物硫化氫，對金屬有很大腐蝕作用的子，進而形成副產(chǎn)物硫化氫，對金屬有很大腐蝕作用的一類細菌，腐蝕反響中產(chǎn)生硫化亞鐵沉淀可造成堵塞。一類細菌，腐蝕反響中產(chǎn)生硫化亞鐵沉淀可造成堵塞。 推薦水質輔助性指標推薦水質輔助性指標 水質的主要控制指標已到達注水要求，注水又較順利，可以不考慮水質的主要控制指標已到達注水要求，注水又較順利，可以不考慮輔助性指標；如果達不到要求，為查其原因可進一步檢測輔助性指標。輔助性指標；如果達不到要求，為查其原因可進一步檢測輔助性指標。主要包括：主要包括： 溶解氧溶解氧：油田污水溶解氧濃度小于，特殊情況不能超過：油田污

5、水溶解氧濃度小于，特殊情況不能超過 。清水中的溶解氧含。清水中的溶解氧含量要小于。量要小于。 硫化氫硫化氫：通常清水中不應含硫化物通常清水中不應含硫化物,油田污水中硫化物含量應小于油田污水中硫化物含量應小于 。侵蝕性二氧化碳：侵蝕性侵蝕性二氧化碳：侵蝕性CO2是指除了保持平衡的是指除了保持平衡的CO2以外多出來的那些以外多出來的那些CO2，它們會與巖石中的，它們會與巖石中的CaCO3反響從而侵蝕巖石，故稱為侵蝕性反響從而侵蝕巖石，故稱為侵蝕性CO2。含。含量等于零時，穩(wěn)定；大于零時，可溶解碳酸鈣垢，并對設施有腐蝕作用；小于量等于零時，穩(wěn)定；大于零時，可溶解碳酸鈣垢，并對設施有腐蝕作用；小于零時

6、，有碳酸鹽沉淀析出。一般要求侵蝕性二氧化碳含量為：零時，有碳酸鹽沉淀析出。一般要求侵蝕性二氧化碳含量為：pH值：值：是判斷腐蝕與結垢趨勢的重要因素之一。水的是判斷腐蝕與結垢趨勢的重要因素之一。水的pH值應控制在值應控制在7士士為宜。為宜。 鐵的含量：地層水中天然的鐵的含量很低鐵的含量：地層水中天然的鐵的含量很低, ,因此在水系統(tǒng)中鐵因此在水系統(tǒng)中鐵的存在并到達一定含量的存在并到達一定含量, ,通常標志存在著金屬的腐蝕。在水中通常標志存在著金屬的腐蝕。在水中的鐵可能以高鐵的鐵可能以高鐵(F3+)(F3+)或低鐵或低鐵(Fe2+)(Fe2+)的離子形式存在的離子形式存在, ,也可能作也可能作為沉淀

7、出來的鐵化合物懸浮在水中為沉淀出來的鐵化合物懸浮在水中, ,故通?？捎描F的含量來檢故通?？捎描F的含量來檢驗或監(jiān)視腐蝕情況。當水中含亞鐵離子時驗或監(jiān)視腐蝕情況。當水中含亞鐵離子時, ,由于鐵細菌作用也由于鐵細菌作用也可將二價鐵離子轉化為三價鐵離子可將二價鐵離子轉化為三價鐵離子, ,生成氫氧化鐵沉淀生成氫氧化鐵沉淀, ,當水中當水中含硫化物時含硫化物時, ,可生成可生成FeSFeS沉淀沉淀, ,使水中懸浮物增加。使水中懸浮物增加。推薦水質輔助性指標推薦水質輔助性指標 1 1、取樣前將取樣閥門翻開，流速到達最、取樣前將取樣閥門翻開，流速到達最大，暢流大，暢流3min.3min.2 2、分析污水中的含

8、油量時，不得用所取、分析污水中的含油量時，不得用所取水樣沖洗取樣瓶，應該直接取樣，并且水水樣沖洗取樣瓶，應該直接取樣，并且水樣不可注滿水樣瓶。樣不可注滿水樣瓶。3 3、分析細菌含量應在現(xiàn)場接種。同時測、分析細菌含量應在現(xiàn)場接種。同時測定水溫，室內培養(yǎng)。定水溫，室內培養(yǎng)。4 4、分析污水中的溶解氧含量時，水樣要、分析污水中的溶解氧含量時，水樣要杜絕氣泡。杜絕氣泡。5 5、分析污水中的懸浮固體含量時，將膠、分析污水中的懸浮固體含量時，將膠皮管插到取樣瓶的底部，關小閥門，降低皮管插到取樣瓶的底部，關小閥門，降低流速，水溢出后，蓋上瓶蓋。流速，水溢出后，蓋上瓶蓋。加穩(wěn)定劑加穩(wěn)定劑后可不必接膠皮管。后可

9、不必接膠皮管。一、采集水樣的要求和做法一、采集水樣的要求和做法主要是為了縮短暴氧主要是為了縮短暴氧時間，盡量防止暴氧，時間，盡量防止暴氧，以免引起水質的變化以免引起水質的變化濾膜的準備濾膜的準備水樣的抽濾水樣的抽濾濾膜的處理濾膜的處理浸泡、烘干、稱量浸泡、烘干、稱量烘干、洗油并晾干、洗鹽并烘干烘干、洗油并晾干、洗鹽并烘干二、懸浮固體含量二、懸浮固體含量 水樣采出水樣采出破壞離子平衡破壞離子平衡水性變化水性變化T、P變化變化鹽組分結晶析出鹽組分結晶析出CO2、H2S1、水質穩(wěn)定劑的應用、水質穩(wěn)定劑的應用 如果系統(tǒng)細菌嚴重增生，污如果系統(tǒng)細菌嚴重增生，污水處理和注水系統(tǒng)硫化物就會明顯水處理和注水系

10、統(tǒng)硫化物就會明顯含量增加。當水中含硫化物含量增加。當水中含硫化物H2SH2S時，可生成時，可生成FeSFeS沉淀，使水中懸浮物沉淀，使水中懸浮物增加。增加。 當水中含亞鐵離子時，暴氧當水中含亞鐵離子時，暴氧后，二價鐵離子可迅速轉化為三價后，二價鐵離子可迅速轉化為三價鐵離子，生成氫氧化鐵沉淀。鐵離子，生成氫氧化鐵沉淀。 在在2424小時內，水樣中懸浮物固體含量不斷上升，從外觀上看，顏色不小時內，水樣中懸浮物固體含量不斷上升，從外觀上看，顏色不斷加深。斷加深。剛抽濾的濾膜是黑色的，烘干后就變成灰黃色或灰綠色。剛抽濾的濾膜是黑色的，烘干后就變成灰黃色或灰綠色。FeSFeS是一種黑色易是一種黑色易溶于

11、酸的物質，具有復原性，與酸反響放出溶于酸的物質，具有復原性，與酸反響放出H2SH2S氣體，在空氣中局部氧化為氣體，在空氣中局部氧化為硫酸亞鐵，局部水解并氧化為氫氧化鐵，濾膜呈現(xiàn)黃色即是硫酸亞鐵，局部水解并氧化為氫氧化鐵，濾膜呈現(xiàn)黃色即是Fe3+Fe3+的顏色，灰的顏色，灰綠色即是綠色即是Fe2+Fe2+的顏色。的顏色。 從以上分析我們可以看出，水中從以上分析我們可以看出，水中Ca2+ Ca2+ 、Mg2+Mg2+、Fe2+Fe2+離子含量會隨著離子含量會隨著水樣溫度、壓力、含氧量的變化而變化，導致水中懸浮固體含量測試結水樣溫度、壓力、含氧量的變化而變化，導致水中懸浮固體含量測試結果偏高，不能準

12、確反響水質狀況。長期以來，人們采取各種方法來解決果偏高，不能準確反響水質狀況。長期以來，人們采取各種方法來解決這一問題。這一問題。 1 1、現(xiàn)場抽濾、現(xiàn)場抽濾現(xiàn)場抽濾可以較好的解決水質變現(xiàn)場抽濾可以較好的解決水質變化引起的測試偏差，但對現(xiàn)場條化引起的測試偏差，但對現(xiàn)場條件要求較高，對于某些特殊水質，件要求較高，對于某些特殊水質，即使在現(xiàn)場進行抽濾，也無法防即使在現(xiàn)場進行抽濾，也無法防止因水質快速變化所帶來的影響。止因水質快速變化所帶來的影響。 1氣閥氣閥 2 氣門芯氣門芯 3、壓力表、壓力表 4密封蓋密封蓋5 容器容器 6 支架支架 7 氣閥氣閥 8 濾膜夾持器濾膜夾持器便攜式不銹鋼過濾器示意

13、圖便攜式不銹鋼過濾器示意圖2 2、水質穩(wěn)定劑應用、水質穩(wěn)定劑應用 在在500mL500mL的取樣瓶中事先參加的取樣瓶中事先參加1mL1mL水質穩(wěn)定劑溶液，取樣時，讓水水質穩(wěn)定劑溶液，取樣時，讓水樣慢慢溢出，塞緊瓶塞，此時水樣中水質穩(wěn)定劑的數(shù)量缺乏樣慢慢溢出，塞緊瓶塞，此時水樣中水質穩(wěn)定劑的數(shù)量缺乏1mL1mL，根本不影響水樣總體積的計量。根本不影響水樣總體積的計量。 懸浮固體含量的計算懸浮固體含量的計算 粒徑中值指水中累積顆粒體積占顆?？傮w積粒徑中值指水中累積顆粒體積占顆?？傮w積50%50%的顆粒直徑。的顆粒直徑。常用的常用的 檢測檢測 方法方法電阻變化法電阻變化法庫爾特顆粒測試儀庫爾特顆粒測

14、試儀(標準推薦標準推薦激光衍射法激光衍射法馬爾文激光粒度儀馬爾文激光粒度儀二、粒徑中值二、粒徑中值1、庫爾特顆粒測試儀、庫爾特顆粒測試儀v 庫爾特計數(shù)儀是基于小孔電阻原庫爾特計數(shù)儀是基于小孔電阻原理，懸浮顆粒流過小孔，兩電極之理，懸浮顆粒流過小孔，兩電極之間的電阻增大。電極之間會產(chǎn)生一間的電阻增大。電極之間會產(chǎn)生一個電壓脈沖，其峰值正比于顆粒體個電壓脈沖，其峰值正比于顆粒體積；在圓球假設下，脈沖峰值電壓積；在圓球假設下，脈沖峰值電壓可換算成體積直徑可換算成體積直徑DvDv，由此統(tǒng)計出，由此統(tǒng)計出粒徑分布。粒徑分布。v優(yōu)點：分辨率高，能分辨各顆粒之間粒徑的細微差異；優(yōu)點：分辨率高，能分辨各顆粒之

15、間粒徑的細微差異；v缺點：容易發(fā)生小孔堵塞；測量下限不夠小，理論上小孔足夠小就可缺點：容易發(fā)生小孔堵塞；測量下限不夠小，理論上小孔足夠小就可以測到任意小的顆粒，實際上小孔越小，就容易堵孔。采用以測到任意小的顆粒，實際上小孔越小，就容易堵孔。采用30um30um小孔小孔管，堵孔的幾率大幅上升。管，堵孔的幾率大幅上升。 (1) 電解液的影響電解液的影響 首先應保證樣品不與電解液發(fā)生化學反響，一般使用庫爾特公司首先應保證樣品不與電解液發(fā)生化學反響，一般使用庫爾特公司的的ISOTON ISOTON 專用電解液，測試時出現(xiàn)了有些水樣加到電解液中后溶專用電解液，測試時出現(xiàn)了有些水樣加到電解液中后溶液發(fā)生混

16、濁的情況，分析發(fā)現(xiàn)該電解液碳酸氫根含量高液發(fā)生混濁的情況，分析發(fā)現(xiàn)該電解液碳酸氫根含量高990mg/L)990mg/L)。假設測試的樣品屬高鈣水體，兩者混合易結碳酸鈣垢，使測試的顆粒假設測試的樣品屬高鈣水體，兩者混合易結碳酸鈣垢，使測試的顆粒數(shù)明顯偏高，結果失真。采用數(shù)明顯偏高，結果失真。采用0.9%0.9%的生理鹽水可滿足儀器測試需要，的生理鹽水可滿足儀器測試需要，可防止與高鈣水體發(fā)生反響的現(xiàn)象。可防止與高鈣水體發(fā)生反響的現(xiàn)象。 (2)(2)樣品粒徑分布范圍影響樣品粒徑分布范圍影響 庫爾特粒度儀不適于檢測分布范圍較大的樣品。一般小孔管的檢庫爾特粒度儀不適于檢測分布范圍較大的樣品。一般小孔管的

17、檢測下限為所標識孔徑的測下限為所標識孔徑的2%2%。如：。如：50um50um小孔管無法測試小孔管無法測試1um1um以下粒徑，以下粒徑，30um30um小孔管無法測試以下粒徑。小孔管無法測試以下粒徑。延長測試時間，使顆粒數(shù)到達足夠形成圓滑的測試曲線為宜。延長測試時間，使顆粒數(shù)到達足夠形成圓滑的測試曲線為宜。增加顆粒分布和顆粒數(shù)目來與中值綜合評價水質。增加顆粒分布和顆粒數(shù)目來與中值綜合評價水質。 (3)顆粒數(shù)目和粒徑分布的影響顆粒數(shù)目和粒徑分布的影響 激光衍射法，又稱小角激光光散射法。激光器發(fā)出的激光衍射法，又稱小角激光光散射法。激光器發(fā)出的單色光單色光，經(jīng)光路經(jīng)光路變換為變換為平面波的平面波

18、的平行光平行光，射向射向光路中間的光路中間的透光樣品池透光樣品池，分散，分散在液體分散介質中的大小不同在液體分散介質中的大小不同顆粒遇光發(fā)生顆粒遇光發(fā)生不同角度的不同角度的衍射、散射衍射、散射，衍射、散射衍射、散射后產(chǎn)生的光投向后產(chǎn)生的光投向布置在不同方向的光信息接收器布置在不同方向的光信息接收器( (檢測檢測器器) )，經(jīng)，經(jīng)光電轉換器光電轉換器將衍射、散射轉換的信息傳給微機進行處理，將衍射、散射轉換的信息傳給微機進行處理，轉轉化成粒子的分布信息化成粒子的分布信息。 2、激光粒度儀、激光粒度儀 測量速度快；重復測量速度快；重復性較好，不堵塞。性較好，不堵塞。v分辨率較低，不宜分辨率較低，不宜

19、測量粒度分布范圍測量粒度分布范圍較窄的樣品。較窄的樣品。v對顆粒數(shù)較低的水對顆粒數(shù)較低的水樣測試不適應。樣測試不適應。2激光粒度儀適合于測試顆粒分布范圍較寬的污水和顆粒含激光粒度儀適合于測試顆粒分布范圍較寬的污水和顆粒含量較多的污水體系，如采出液、污水站原水、含聚污水等；而不量較多的污水體系，如采出液、污水站原水、含聚污水等；而不適合于測試顆粒數(shù)含量較低的凈化污水和清水。適合于測試顆粒數(shù)含量較低的凈化污水和清水。兩種顆粒測試儀應用范圍的建議：兩種顆粒測試儀應用范圍的建議：1庫爾特顆粒測試儀適合于測試顆粒分布范圍較窄的污水體庫爾特顆粒測試儀適合于測試顆粒分布范圍較窄的污水體系，如污水站外輸水、精

20、細過濾水、清水等系，如污水站外輸水、精細過濾水、清水等遮光度理想范圍在遮光度理想范圍在3 30之間，過高會產(chǎn)生多重散射，過低之間，過高會產(chǎn)生多重散射，過低那么激光檢測器將不能捕獲到足夠的信號，結果精確度將受影響。那么激光檢測器將不能捕獲到足夠的信號，結果精確度將受影響。對于清水和精細過濾水，即使用原液進行測試，遮光度一般常低對于清水和精細過濾水，即使用原液進行測試，遮光度一般常低于于0.2%，在此條件下，殘差值較大，測量平行性差。對同一個樣，在此條件下，殘差值較大，測量平行性差。對同一個樣品進行測試會出現(xiàn)甚至品進行測試會出現(xiàn)甚至100um的誤差。的誤差。 通過石油醚等有機溶劑萃取污水中的油份而

21、使油富集通過石油醚等有機溶劑萃取污水中的油份而使油富集, ,然然后與標準油比色得出測量結果。后與標準油比色得出測量結果。三、三、含油量含油量含油量計算含油量計算： 103m0 C0 VW 式中：式中： C0 含油量，含油量，mg/L； m0 計算得的含油質量，計算得的含油質量，mg； VW 萃取水樣體積，萃取水樣體積，mL。水中可以被汽油或石油醚萃取出的石油類物質，稱為水中含油。水中可以被汽油或石油醚萃取出的石油類物質，稱為水中含油。1萃取萃取2比色比色 萃取是利用物質在兩種不互溶或微溶溶劑中的溶解萃取是利用物質在兩種不互溶或微溶溶劑中的溶解度差異，到達別離純化目的的。度差異，到達別離純化目的

22、的。 油田污水含油分析用的萃取劑一般有三種：空白汽油、油田污水含油分析用的萃取劑一般有三種：空白汽油、石油醚、四氯化碳。石油醚、四氯化碳。 根據(jù)油田回注污水含油濃度的特點，可分別采用可見光分光度法和紫外分光光度法進行測試。低滲精細過濾、改性水低滲精細過濾、改性水紫外分光光度法紫外分光光度法原水和常規(guī)工藝處理污水原水和常規(guī)工藝處理污水可見光分光度法可見光分光度法 萃取的本卷須知萃取的本卷須知1含聚污水萃取時不能加鹽酸，否那么含聚污水萃取時不能加鹽酸，否那么形成乳濁液。即使不加鹽酸；也經(jīng)常遇形成乳濁液。即使不加鹽酸；也經(jīng)常遇到無法進行油水別離的情況，這時，假到無法進行油水別離的情況，這時，假設萃取

23、液混濁，應參加無水硫酸鈉、無設萃取液混濁，應參加無水硫酸鈉、無水氯化鈣，脫水后比色。水氯化鈣，脫水后比色。2萃取液中含油量過大時，應先進行稀萃取液中含油量過大時，應先進行稀釋，再測定。釋，再測定。 萃取不完全的測試結果與真實值之差可能大于幾百毫克升的量。朗白朗白比耳定律：比耳定律： A=bc 2比色比色a、非單色光引起的偏離、非單色光引起的偏離b、化學因素引起的偏離、化學因素引起的偏離y=ka+b R2 = 0. 9992更換儀器、萃取劑時必須重新繪制標準曲線，一臺設更換儀器、萃取劑時必須重新繪制標準曲線，一臺設備對應一條標準曲線，標準曲線不可在不同設備間混用。備對應一條標準曲線，標準曲線不可

24、在不同設備間混用。建議每建議每3-6個月更換一次曲線。個月更換一次曲線。比色的本卷須知比色的本卷須知1同一次實驗過程中使用的比色皿應為同一套比色皿。同一次實驗過程中使用的比色皿應為同一套比色皿。在成套的比色皿中，如果比色皿材料具有不同的顏色或在成套的比色皿中，如果比色皿材料具有不同的顏色或者皿厚不完全相同，都會給測定結果引入誤差。因此，者皿厚不完全相同，都會給測定結果引入誤差。因此，要求成套比色皿在一定條件下要求成套比色皿在一定條件下440nm，30g/mL的重的重鉻酸鉀標準溶液透光率的偏差不得大于鉻酸鉀標準溶液透光率的偏差不得大于0.5%。如果超。如果超出上述偏差的比色皿那么不應使用。出上述

25、偏差的比色皿那么不應使用。 四、四、平均腐蝕率平均腐蝕率原理：原理： 將試片懸掛在注水體系中，在正常生產(chǎn)條件下，將試片懸掛在注水體系中，在正常生產(chǎn)條件下，30天后取出，根據(jù)試驗前后試片的損失量計算平均腐蝕率。天后取出，根據(jù)試驗前后試片的損失量計算平均腐蝕率。用石油醚洗油三次后，放入清洗液中用石油醚洗油三次后，放入清洗液中5min清洗時可用毛刷輕輕刷洗，試片清洗后清洗時可用毛刷輕輕刷洗，試片清洗后用蒸餾水沖洗，再用無水乙醇脫水三次，用用蒸餾水沖洗，再用無水乙醇脫水三次，用濾紙擦干外表，將其存放于枯燥器濾紙擦干外表，將其存放于枯燥器4h后，后，稱量。稱量。高壓腐蝕監(jiān)測器高壓腐蝕監(jiān)測器性能指標：性能指標：設計壓力設計壓力30Mpa30Mpa耐壓實驗耐壓實驗 32Mpa32Mpa溫溫 度度100100通通 徑徑 35mm35mm 消毒消毒 現(xiàn)場接種現(xiàn)場接種 培養(yǎng)培養(yǎng) 讀數(shù)讀數(shù)用無菌注射器采取水樣注入用無菌注射器采取水樣注入測試瓶時，必須防止引入空測試瓶時，必須防止引入空氣。因硫酸鹽復原菌為厭氧氣。因硫酸鹽復原菌為厭氧菌，引入空氣將會抑制硫酸菌，引入空氣將會抑制硫酸鹽復原菌生長，測試數(shù)據(jù)產(chǎn)鹽復原菌生長，測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生跳躍，無法判定細菌個數(shù)。生跳躍，無法判定細菌個數(shù)。五、細菌含量五、細菌含量 消毒消毒 現(xiàn)場接種現(xiàn)場接種 培養(yǎng)培養(yǎng) 讀數(shù)讀數(shù)培養(yǎng)溫度控制在現(xiàn)場水溫的培養(yǎng)溫度