核磁共振法(1H谱)对采油助排剂中聚乙二醇的分析与测试

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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。通过核磁共振方法根据聚乙二醇的1h NMR的谱峰归属判定该样品中含有该物质。

关键词：助排剂　表面活性剂　核磁共振法

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]。我们通过核磁共振法对样品进行定性，从而判断出样品中含有聚乙二醇。

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.聚乙二醇的氢谱峰确认

TMS定标；丙酮－D6为溶剂。聚乙二醇的1H核磁共振谱见图1，图2（重水交换谱）

图1 聚乙二醇的1H核磁共振谱图2 聚乙二醇的重水交换谱

比较图1，图2可以看出：加重水后图1中δ3.34处的峰向低场移动至δ3.77，表明该峰为－OH峰。图1中各峰的归属如表1所示。

3.试样中聚乙二醇的确认

样品处理：用以水饱和的正丁醇和以正丁醇饱和的水连续萃取试样三次，聚乙二醇溶于正丁醇而得到分离[3]。取萃取液测定氢谱确认聚乙二醇。

TMS定标；丙酮－D6为溶剂。上层液的1H核磁共振谱见图 3、图4（重水交换谱）：

图3 上层液的1H核磁共振谱

图4 上层液的重水交换谱

比较图3，图4可以看出：加重水后图9中δ3.42处的峰向低场移动至δ4.00，表明该峰为－OH。δ2.09处为丙酮－D6的－CHD2, δ0.90 (三重峰)、δ1.38（六重峰）、δ1.47（五重峰）和δ3.54（三重峰）处都为正丁醇的峰。将图5上层液的1H核磁共振谱与图1聚乙二醇的1H核磁共振谱对照可知，图3中δ 3.61处为－OCH2CH2O－的峰。即各峰的归属如表2所示。因此可以判定试样中含有聚乙二醇。表1　聚乙二醇图谱中各官能团质子的化学位移表2　上层液图谱中各官能团质子的化学位移

三、结论

通过核磁共振方法根据聚乙二醇的1H NMR的谱峰归属判定该样品中含有聚乙二醇。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]戚文斌，浦炳寅．表面活性剂与分析化学．北京：中国计量出版社，1987.140．