核磁共振法(1H谱)法对采油助排剂中甲醇的分析与测试

摘　要：助排剂是采油压裂、酸化作业中必不可少的添加剂，它能降低表面张力、提高作业液的反排速度和反排率。通过核磁共振方法对其成分进行了分析和测试。

关键词：甲醇　表面活性剂　核磁共振

一、前言

油田采油作业中，压裂、酸化是油气井增产的主要手段。水基压裂液是油田使用的主要压裂液，具有安全、价廉、摩阻低等优点；但可能会发生乳化、引起粘土膨胀和产生附加毛细管压力，对地层造成伤害，影响压裂效果。酸液也与此类似[1]。为了使压裂液在完成压裂作业后尽可能全部返排出地面，以免对地层造成伤害，常常要在水基压裂液中加入某些表面活性剂以帮助压裂后压裂液的残液或残渣全部排出地层，起这种作用的表面活性剂通常称为助排剂。助排剂的作用原理是表面活性剂在地层中可以降低岩石表面和水之间的界面张力并改变岩石表面的润湿性能，使岩石对水的润湿表面改变为非润湿表面从而降低地层毛细管压力，这样就有利于水基压裂液残液的排出[2]。我们通过核磁共振对样品进行定性、定量分析[3,4]，从而计算出样品中甲醇的含量。

二、实验部分

1.仪器与试剂

仪器：VARIAN INOVA 400MHZ 超导核磁共振波谱仪（1H共振频率400MHZ，19F共振频率376MHZ）；

试剂：CD3COCD3，D2O，CD3CN，1H测量以TMS为内标，低场为正。

2.结果与讨论

2.1定性

样品处理：将试样进行蒸馏，收集78℃~80℃的馏分。对所收集的馏分进行氢谱测试。

重水作溶剂，TMS定标。78℃~80℃馏出液和向78℃~80℃馏出液中加入甲醇(分析纯)后测的1H核磁共振谱分别见图 1 、图2。

图1 78℃－80℃馏出液的1H核磁共振谱图2 加入甲醇后的1H核磁共振谱

图1中δ4.81是H2O峰，δ3.28处的单峰可能为甲醇峰。图2中可以看到δ3.28处的峰明显增高，且在别的位置没有另外出峰。由此可以判断δ3.28处的单峰为甲醇的－OCH3峰。

馏余液、试样的1H核磁共振谱分别见图 3、图4。

图3 馏余液的1H核磁共振谱

图4 试样的1H核磁共振谱

馏余液的核磁共振谱与试样的1H核磁共振谱相比δ3.28处的峰高明显降低。由以上分析可以确认试样中含有甲醇。

2.2 定量

用1H核磁共振谱分析其基本原理是积分线的高度与质子的摩尔数成正比。

TMS定标；CD3CN为溶剂，色谱纯CH3CN（0.1110g）为基准物。加入试样（0.1978g）的1H核磁共振谱如图5所示 图5 试样（0.1978g）的1H核磁共振谱

所需数据如表1 所示：表 1 计算中所用的数据

含量计算：一个质子H的面积是(0.1110/41)*3/100＝0.00008122。 δ3.25处甲醇的3个－OCH2CH2O－质子的面积是14.53，所以δ3.65处聚乙二醇的48个－OCH2CH2O－质子峰面积为5.397。

100/(0.1110/41)*3＝14.53/(0.1978m/32)*3

得 m＝0.0636＝6.36％

分析结果：甲醇6.36％，聚乙二醇4.57％。

三、结论

用核磁共振法对采油助排剂中的甲醇进行了测试，可通过NMR谱峰归属及其分立的特征峰进行定性定量分析，计算出甲醇在试样中的百分含量为6.36％。参考文献[1]赵以文．表面活性剂助排法的进展，油田化学，1992，9，No1：79－85．[2]王云峰，张春光，候万国．表面活性剂及其在油气田中的应用。北京：石油工业出版社，1995．[3]彭勤纪，张蓉，张华,王璧人．典型表面活性剂结构和组成的波谱表征—脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚的波谱，分析测试学报，2001，20（6）：36－39．[4]陈泳，朱黎明，李正全，叶汝汉等. 核磁共振法鉴定表面活性剂，分析测试学报，2011，30（7）：769－775．