随着聚合物驱油技术在大庆油田的完善和工业 化推广，部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)浓度的分析 技术也日臻成熟。其分析方法有黏度法、次氯酸钠氧 化法（浊度法）、淀粉-碘化镉法、凝胶色谱法、Kjel- dah定氮法、沉淀法等浊度法具有测量范围广、 操作过程易于控制、测量准确等特点，目前广泛应用 于大庆油田聚合物注入液及采出水中聚丙烯酰胺浓 度的监测。针对大庆油田杏二中单井三元复合驱采 出水中含有碱和表面活性剂，具有pH值高、黏度 大、盐水成分复杂等特点，采出水中富集硫化物和亚 硫酸根等还原性物质，抑制了次氯酸钠的氧化作用， 采用常规浊度法测量聚丙烯酰胺浓度与现场实际严 重不符，因而提出过硫酸铵-浊度法测定三元复合 驱采出水中聚丙烯酰胺浓度。

1实验部分 1.1实验原理

聚丙烯酰胺在酸性条件下与次氯酸钠发生霍夫 曼重排反应，生成不溶于水的胺类化合物，其浊度值 与聚丙烯酰胺浓度成正比，在470 nm的波长下，有 最大的吸收峰。

1.2实验仪器和试剂

分析仪器使用7230G可见光分光光度计（上海 分析仪器厂）。5mol/L冰醋酸溶液配制：准确称取 300.25 g分析纯醋酸，用蒸馏水稀释至1 000 mL。 13.1 g/L次氯酸钠溶液配制：准确称取13.1 g分析 纯次氯酸钠（有效氯质量分数>10.0%)，用蒸馏水 稀释至1 000 mL(储存期为14 d)。次氯酸钠氧化法测定聚丙烯酰胺浓度的研究，过硫酸铵-硫酸钠 配制：称取2 g过硫酸铵和10 g无水硫酸钠研磨均匀，贮存于干燥器中。 1.3聚合物样品

4种部分水解聚丙烯酰胺的基本参数，见表1。 表1部分水解聚丙烯酰胺的基本参数

项目样品名称相对分子质量水解聚丙烯酰胺 质量分数/%

美国HPAM- 13.00 X106$0.90

美国HPAM- 28.00 X106$0.90

美国HPAM- 31.60 X107$0.90

大庆助剂厂HPAM- 42.50 X107$0.90

注：其中HPAM- 4为超高相对分子质量抗盐聚合物。

1.4 实验方法

向具塞锥形瓶中准确移取5 mL待测水样，用移 液管移入5mol/L冰醋酸溶液10mL，充分混匀，放 置2 min，再加入15 mL的13.1 g/L的次氯酸钠水溶 液，摇匀静止30 min后，用分光光度计在470 nm波 长下测试吸光度。

2结果和讨论

2.1不同相对分子质量聚合物的标准曲线

根据聚丙烯酰胺的固含量，将HPAM - 1、 HPAM- 2、HPAM- 3、HPAM- 4聚合物干粉配制成 质量浓度为1 000 mg/L母液，用蒸馏水分别将其稀 释成100、200、300、400、500 mg/L的标准溶液，采用 浊度法，在7230G分光光度计上测定吸光度值，从 而利用外标法，得到不同相对分子质量的聚丙烯酰 胺的标准曲线，见图1。

 

由图1可知，在相同的测试条件下，聚丙烯酰胺 的质量浓度随着聚合物相对分子质量升高，吸光度 A值也随之增大。部分水解聚丙烯酰胺属线型高分 子直链式化合物，聚丙烯酰胺相对分子质量高，直链 上酰胺基数目多，浊度法反应的吸光度值大。所以建 议选用与实测水样中聚丙烯酰胺相近的聚合物干粉 标准曲线进行测量。

2.2次氯酸钠浓度的选择和最佳反应时间

采用不同浓度的次氯酸钠溶液分别与相对分子 质量8.00 X106、质量浓度250mg/L的聚丙烯酰胺进 行反应，测得的吸光度值与反应时间的关系见图2。

 

由图2可知，质量浓度为13.1 g/L次氯酸钠溶 液吸光度值最大。这是因为在酸性条件下，随着质量 浓度的增大，游离氯也增多，而氯易与聚丙烯酰胺中 酰胺基发生反应，但无法生成不溶于水的胺类化合 物，这样就抑制了次氯酸钠同聚丙烯酰胺的反应，从 而影响了胺类化合物的产率，浊度值就会下降。考虑 到与酰胺基充分反应，并排除次氯酸钠中游离氯的 干扰，宜选用质量浓度为13.1 g/L次氯酸钠溶液为 最佳反应浓度。次氯酸钠氧化法测定聚丙烯酰胺浓度的研究，次氯酸钠作为一种强氧化剂，其化学 性质不稳定，即使在常温下也会自然分解而失去活 性，所以13.1g/L次氯酸钠溶液有效期为14d。

由图2可知，在30 min和45 min之间吸光度最 大，曲线比较平稳，说明这段时间反应最充分，浊度 最大，随着时间延长，胺类化合物颗粒聚集长大，逐 渐生成沉淀，使吸光度值下降。所以浊度法测试聚丙 烯酰胺浓度最佳反应时间为30-45 min。

2.3碱、表面活性剂对聚丙烯酰胺浓度测定的影响

杏二中配制站配注水水质和三元驱油剂理论 加量见表 2。

实验表明，配注水的各项离子和矿化度对浊度 法测量无影响，由于NaOH的加入，使次氯酸钠与 聚丙烯酰胺反应无法进行。用冰醋酸将试样pH调 至7〜8(采用盐酸会破坏三元注入液的胶态，析出 聚合物），方可进行测量，对测量结果不会造成影 

表2注水水质和三元驱油剂理论投加量

项目HCl-/HC〇3-/Ca2+/Mg2+/SO42-/Na+(K+)/总矿化度 / NaOH/表面活性剂 /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)

数值 7.6763.446038.712.656.217391212.01.01 500 

876543.2-1

响。而表面活性剂本身的浊度会使测量结果偏高, 见图3。

一•一 HPAM 质童浓度 100 mg/L -•- HPAM 质量浓度 200 mg/L

50100150200250

表面活性剂质量浓度/(mg •!/、

图3表面活性剂对吸光度的影响 实验表明：稀释后的表面活性剂本身带有一定

的浊度，可以通过扣除表面活性剂本身的吸光度值， 来消除正误差。

2.4杏二中单井采出水中聚丙烯酰胺浓度现场测试 杏二中注入三元液聚合物质量浓度为1 500mg/L 左右，次氯酸钠氧化法测定聚丙烯酰胺浓度的研究，由于地层对聚合物的吸附、捕集及地层水的稀 释，聚合物段塞前缘中聚丙烯酰胺质量浓度很低（远 远低于1 500mg/L)，当吸附达到平衡后，产出聚合物 质量浓度接近或达到最高浓度，说明驱(增）油效果达 到最佳，从而对单井采出水中聚合物质量浓度实施监 测意义重大5〕。从2003年4月一2004年4月分别采 用浊度法和淀粉-碘化镉法对杏二中地区丁 2- P5 井、丁 2-P4井、检29井及杏二中联合站电脱游离水 中的聚合物浓度进行检测，结果见表3。 

表3浊度法和淀粉-碘化镉法检测杏二中采出水中聚合物质量浓度

HPAM质量浓度 /(mg*L-1)

丁 2-P5井丁 2-P4井检29井杏二中游离水

浊度法淀粉- 碘化镉法浊度法淀粉-

碘化镉法浊度法淀粉-

碘化镉法浊度法淀粉-

碘化镉法

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 加标回收

由表3可见，杏二中检29井两种方法检测结果 相差甚远，而丁 2- P5井、丁 2- P4井在有些采样时 间段，浊度法检测结果也出现反常，针对2004年4 月6日丁 2 -P5井、丁 2 -P4井、检29井及杏二中 联合站电脱游离水中的聚合物质量浓度进行加标回 收， 见表 4。

表4杏二中聚丙烯酰胺浓度加标回收率

项目丁 2- P5 井丁 2- P4 井检 29 井杏二中游离水

浊度法HPAM 实测质量浓 度 /(mg*L-1)52.858.640.6240

加入标准样品 HPAM实测质 量浓度/ (mg-L'1)100100100100

加标后的实测 质量浓度/ (mg-L"1)99.755.442.5345

加标回收

率/%47.034.930.298.6

由表4可知，只有杏二中试验站电脱游离水 中聚丙烯酰胺浓度测定是准确可靠的，次氯酸钠氧化法测定聚丙烯酰胺浓度的研究，常规浊度 法检测杏二中丁 2 - P5井、丁 2 - P4井、检29井 的聚合物质量浓度存在着较大的偏差。说明在单 井采出水中存在着一些还原物质，如硫化物、亚硫 酸根等，它们抑制了次氯酸钠同聚丙烯酰胺中酰 胺基发生反应，无法真实地检测出水样中的聚丙 烯酰胺浓度。

2.6过硫酸铵-浊度法

杏二中单井三元复合驱采出水中的聚合物浓度 高、黏度大，在样品预处理时，很容易出现稳态失稳 现象，例如加入乙酸锌除掉硫化物，而锌离子破坏了 聚丙烯酰胺在水中的溶胶状态，使其大量聚集絮凝 下来，无法达到检测的目的。采取用醋酸酸化，加入 适量过硫酸铵-硫酸钠分解剂，再按常规浊度法分 别对丁 2- P5井、丁 2 - P4井、检29井的聚合物质 量浓度进行检测。