Способ получения калибровочных проб подтоварной воды с содержанием нефти и механических частиц
METHOD FOR OBTAINING CALIBRATION SAMPLES OF PRODUCED WATER CONTAINING OIL AND MECHANICAL PARTICLES

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам получения калибровочных проб подтоварной воды с содержанием нефти и механических частиц и может быть использовано для изготовления стандартных образцов состава водных сред.
3
Известна композиция стандартного образца для контроля измерений содержания нефтепродуктов в водных средах (патент РФ № 2397493, 2010 г.), содержащая апротонный органический растворитель тетрахлорэтилен, нефтепродукт, стабилизатор – гидроксилсодержащее органическое соединение в количестве не менее 0,025 г/дм.
Недостатком композиции стандартных образцов является то, что в ее составе используются химические реактивы, которые имеют физико-химические свойства отличные от водной среды.
Известна композиция стандартных образцов для контроля погрешности измерений содержания нефтепродуктов в водных средах (патент РФ № 2283484, 2006 г.), включающая полярный гидрофильный апротонный органический растворитель, нефтепродукт с содержанием воды и механических примесей не более 0,005% и зольностью не более 0,005%, раствор которого в водорастворимой матрице при взаимодействии с водой образует прозрачную гомогенную субстанцию.
Недостатком этой композиции является то, что в качестве водорастворимой матрицы используется органический растворитель, в котором растворяют нефтепродукт, дисперсный состав которого после растворения композиции в воде существенно отличается от дисперсного состава нефти в воде, что приводит к значительным погрешностям измерений оптическими методами анализа.
Известен способ приготовления стандартной смеси микроколичества малорастворимого органического вещества в воде (патент РФ № 2093812, 1997 г.) включающий растворение органического компонента смеси в растворителе, смешивающимся с водой, и разбавление полученного раствора до требуемой концентрации. Органический компонент в растворителе наносят на предварительно сформованный инертный компактный носитель, растворимый в воде, с последующим удалением растворителя испарением, затем носитель с органическим компонентом растворяют в воде.
Недостатком известного способа является использование органического растворителя, изменяющего физико-химические свойства смеси в воде.
Общим недостатком перечисленных способов является то, что они не обеспечивают получение калибровочных проб с различными концентрациями двух контролируемых в подтоварной воде компонентами нефти и механических частиц.
Задача, на решение которой направлено изобретение способа заключается в получении калибровочных проб подтоварной воды с содержанием нефти и механических частиц. Согласно нормативной документации, допустимое содержание нефти и механических частиц в воде, закачиваемой в продуктивный коллектор для поддержания пластового давления, должно быть меньше 5-50 мг/л в зависимости от проницаемости пористой среды коллектора. Это определяет выбор концентраций нефти и механических частиц в получаемых калибровочных пробах – максимальные значения 50-70 мг/л, минимальные 5-15 мг/л и промежуточные 20-40 мг/л. Для изготовления калибровочных проб используют натуральную подтоварную воду, полученную при добыче нефти, что обеспечивает в них идентичный дисперсный состав и другие физико-химические свойства контролируемых механических и нефтяных частиц. Ее наливают в стаканчики для лабораторной центрифуги и центрифугируют со скоростью 5-6 тыс. об/мин в течение 5-7 мин. Под действием центробежной силы нефтяные шарики, имеющие плотность меньше плотности воды всплывают в верхнюю часть центрифужного стаканчика, а механические частицы, имеющие плотность большую, чем у воды оседают на его дно. Полученный образец делят на три равные части верхнюю (ВЧ), среднюю и нижнюю (НЧ). ВЧ не содержит механических частиц, а содержит только шарики нефти, концентрация которой в ней в 3 раза больше, чем в исходном образце. Тогда как НЧ не содержит нефтяных шариков, а содержит только механические частицы, концентрация которых в ней в 3 раза больше, чем в исходном образце. В средней части механические частицы и нефтяные шарики практически отсутствуют. Для увеличения концентраций нефти в ВЧ и механических частиц в НЧ полученный после центрифугирования образец делят не на три, а на четыре равные части, тогда в ВЧ и НЧ концентрация нефти и механических частиц будет в четыре раза больше, чем в исходном образце подтоварной воды. Калибровочные пробы с максимальными, минимальными и промежуточными значениями концентраций нефти и механических частиц получают смешиванием в выбранных пропорциях объемов образцов из тщательно перемешанных ВЧ, НЧ и дистиллированной воды. Пример набора из 9 калибровочных проб с максимальными (max), минимальными (max/5) и промежуточными (max/3) концентрациями нефти Н и механических частиц М представлен в таблице 1.
Таблица 1
Номер калибровочной пробы и концентрации в ней нефти Н имеханических частиц М
№1 Н<sub>max</sub> М<sub>max</sub>
№4 Н<sub>max/3</sub> М<sub>max</sub>
№7 Н<sub>max/5</sub> М<sub>max</sub>
№2 Н<sub>max</sub> М<sub>max/3</sub>
№5 Н<sub>max/3</sub> М<sub>max/3</sub>
№8 Н<sub>max/5</sub> М<sub>max/3</sub>
№3 Н<sub>max</sub> М<sub>max/5</sub>
№6 Н<sub>max/3</sub> М<sub>max/5</sub>
№9 Н<sub>max/5</sub> М<sub>max/5</sub>
max
max
max
max/3
max/5
max
max/3
max/5
max
max
max/3
max/5
max/3
max/5
i
i
Х
Х
Х
X
i
Х
Так пробу №1 с содержанием нефти Н и механических частиц М получают, смешивая в объемах 1:1 образцы из ВЧ и НЧ. Пробы №2 и №3 с содержанием нефти Н и механических частиц М и М получают смешиванием в объемах 1:1 образец из ВЧ с образцом из НЧ, разбавленным дистиллированной водой в соотношении объемов 1:2 и 1:4 соответственно. Пробы №4 и №7 с содержанием механических частиц М и нефти Н и Н получают смешиванием в объемах 1:1 образец из НЧ с образцом из ВЧ, разбавленным дистиллированной водой в соотношении объемов 1:3 и 1:5 соответственно.  Аналогичным образом получаем все калибровочные пробы с концентрациями, указанными в таблице 1. Точный объемный метод смешивания в выбранной пропорции объемов образцов из ВЧ, НЧ и дистиллированной воды позволяет получить калибровочные пробы с дисперсностью частиц идентичной подтоварной воде и с известными рассчитанными концентрациями нефти и механических частиц. Так, измерив в калибровочной пробе №1 стандартными методами анализа концентрации нефти Н и механических частиц М,  можно не измеряя вычислить в три раза меньшие концентрации нефти Нв калибровочных пробах №4, №5, №6 и в пять раза меньшие концентрации нефти Н в калибровочных пробах №7, №8, №9, а так же в три раза меньшие концентрации механических частиц М в калибровочных пробах №2, №5, №8 и в пять раза меньшие концентрации механических частиц М в калибровочных пробах №3, №6, №9. Это дает возможность осуществлять дополнительный контроль за достоверностью результатов 3-5 измерений концентраций нефти и механических частиц в этих пробах, выполненных стандартными методами анализа в двух и более аналитических лабораториях. Из полученных результатов, отбраковывают ошибочные результаты измерений, которые отклоняются в большую или меньшую сторону от расчетных значений концентраций на заданную изготовителем калибровочных проб величину. После отбраковки ошибочных результатов рассчитывают средние значения концентраций нефти и механических частиц в калибровочных пробах. Этот критерий отбраковки ошибочных результатов измерений можно записать следующей математической формулой: ǀ–ǀ>∆, где  – расчетное значение концентрации нефти или механических частиц,  – результат  измерения этой концентрации стандартным методом, ∆ – заданная изготовителем калибровочных образцов величина (уровень отбраковки). ∆ может быть задан в процентах от , например, – 20%, т.е. если результат измерения концентрации нефти или механических частиц отклоняется от ее расчетного значения на 20% в большую или меньшую сторону, то он считается ошибочным и отбраковывается. Этот прием позволяет повысить достоверность результатов измерений концентраций нефти и механических частиц в калибровочных пробах и точность измерений этих показателей в подтоварной воде после калибровки по ним средств измерений.
Технический результат, заключается в получении калибровочных проб подтоварной воды с содержанием нефти и механических частиц. Он достигается за счет того, что отбирают образец подтоварной воды, центрифугируют его со скоростью 5-6 тыс. об/мин в течение 5-7 мин, разделяют на три равные части верхнюю, среднюю и нижнюю; калибровочные пробы с концентрациями нефти и механических частиц получают смешиванием в выбранных пропорциях объемов образцов из тщательно перемешанных верхней, нижней частей и дистиллированной воды;  концентрации нефти и механических частиц в калибровочных пробах вычисляют как среднее арифметическое значение 3-5 результатов измерений этих показателей стандартными методами анализа в двух или более аналитических лабораториях при этом отбраковывают ошибочные результаты измерений, которые отклоняются в большую или меньшую сторону от расчетных значений концентраций на заданную изготовителем калибровочных проб величину. Можно образец подтоварной воды после центрифугирования делить на четыре равные части верхнюю, две средние и нижнюю с последующим использованием для получения калибровочных проб верхней и нижней частей.
Таким образом, заявляемая совокупность признаков являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности признаков, необходимых и достаточных для достижения поставленной цели, получения калибровочных проб подтоварной воды с содержанием нефти и механических частиц.
Сущность изобретения способа и возможность его осуществления поясняется примером.
max
max
max
max/3
max
max/5
max/3
max
max/3
max/3
max/3
max/5
max/5
max
max/5
max/3
max/5
max/5
Пример. Для изготовления комплекта из девяти калибровочных проб использовали образец подтоварной воды, отобранный на нефтяном месторождении. Образец разливали в стаканчики для лабораторной центрифуги и центрифугировали со скоростью 5500 об/мин в течение 6 минут. После центрифугирования образец делили на 3 равные части верхнюю (ВЧ), среднюю и нижнюю (НЧ). Калибровочные пробы №1 – №9 (см. таблицу 1) с выбранными максимальными (max), минимальными (max/5) и промежуточными (max/3) значениями концентраций нефти Н и механических частиц М получали смешиванием в выбранных пропорциях объемов образцов из тщательно перемешанных ВЧ, НЧ и дистиллированной воды. Так пробу №1 с содержанием нефти Н и механических частиц М получили, смешивая в равных объемах образцы из ВЧ и НЧ. Пробу №2 с содержанием нефти Н и механических частиц М получали, смешивая в равных объемах образец из ВЧ с образцом из НЧ разбавленным дистиллированной водой в соотношении объемов 1:2. Пробу №3 с содержанием нефти Н и механических частиц М получали, смешивая в равных объемах образец из ВЧ с образцом из НЧ разбавленным дистиллированной водой в соотношении объемов 1:4. Пробу №4 с содержанием нефти Н и механических частиц М получали, смешивая в равных объемах образец из ВЧ разбавленный дистиллированной водой в соотношении объемов 1:2 с образцом из НЧ. Пробу №5 с содержанием нефти Н и механических частиц М получали, смешивая в равных объемах образец из ВЧ разбавленный дистиллированной водой в соотношении объемов 1:2 с образцом из НЧ разбавленным дистиллированной водой в соотношении объемов 1:2. Пробу №6 с содержанием нефти Н и механических частиц М получали, смешивая в равных объемах образец из ВЧ разбавленный дистиллированной водой в соотношении объемов 1:2 с образцом из НЧ разбавленным дистиллированной водой в соотношении объемов 1:4. Пробу №7 с содержанием нефти Н и механических частиц М получали, смешивая в равных объемах образец из ВЧ разбавленный дистиллированной водой в соотношении объемов 1:4 с образцом из НЧ. Пробу №8 с содержанием нефти Н и механических частиц М получали, смешивая в равных объемах образец из ВЧ разбавленный дистиллированной водой в соотношении объемов 1:4 с образцом из НЧ разбавленным дистиллированной водой в соотношении объемов 1:2. Пробу №9 с содержанием нефти Н и механических частиц М получали, смешивая в равных объемах образец из ВЧ разбавленный дистиллированной водой в соотношении объемов 1:4 с образцом из НЧ разбавленным дистиллированной водой в соотношении объемов 1:4. После чего в полученном наборе калибровочных проб были измерены в трехкратной повторности стандартными методами анализа массовые доли нефти и механических частиц двумя аналитическими лабораториями. Отбраковывались те результаты измерений концентраций нефти и механических частиц, которые отклонялись в большую или меньшую стороны от расчетных значений концентраций, приведенных в таблице 1 на заданную нами величину (20%) Средние значения оставшихся после отбраковки результатов измерений массовых долей нефти и механических частиц в калибровочных пробах приведены в таблице 2.
Таблица 2
Номер пробы
Наименование контролируемого показателя в калибровочной пробе
Массовая доля нефти,мг/л
Массовая доля механических частиц,мг/л
1
63,6
61,5
2
63,6
20,5
3
63,6
12,6
4
21,1
61,5
5
20,7
19,3
6
21,5
13,2
7
12,6
61,5
8
13,1
21,2
9
12,5
12,2
Таким образом, представленное изобретение позволяет получить набор калибровочных проб подтоварной воды с содержанием нефти и механических частиц.