1. 36 № 4 • апрель 2007 Т Е Х Н О Л О Г И И
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Уже более 20 лет в нефтепромысловой пра ти-
е широ о использ ются методы дете тирования
нефти в воде при помощи инфра расных л чей.
При реализации этих простых методов в добавля-
ем ю вод вводится растворитель, абсорбир ю-
щий нефть, после че о через проб проп с ают ин-
фра расные л чи. По степени по лощения инфра-
расных л чей можно оценивать содержание не-
фти и воды в анализир емом пото е. Чаще все о
при реализации ранее применявше ося метода
D 3921, разработанно о Амери анс им обществом
испытаний материалов (American Society Testing
Materials – ASTM), при инфра расном дете тиро-
вании в ачестве растворителя использовали фре-
он 113. Одна о в 1995 . в соответствии с Монре-
альс им прото олом использование фреона 113
было запрещено, поэтом растворителю необхо-
димо было найти замен . В настоящее время по-
ис и оптимально о растворителя продолжаются.
Ниже рассмотрены последние тенденции в сфере
инфра расно о дете тирования.
НОВЫЙ МЕТОД
АНАЛИЗА ASTM D7066-04
При реализации мно их методов дете тирова-
ния содержания масел и смазо в нефтеводяных
пото ах, в лючая методы 413.2 и 418.1, разрабо-
танные Управлением по охране о р жающей сре-
ды (Environmental Protection Agency – ЕРА) и ASTM
D 3921, в ачестве растворителя использовали
фреон 113. Этот реа ент имеет две лючевые ха-
ра теристи и, оторые делают е о идеальным для
применения в ачестве растворителя при реали-
зации метода 418.1, та а в нем весьма хорошо
растворяются леводороды. Фреон 113 сохраня-
ет прозрачность для инфра расных л чей в спе т-
ральной области, для оторой хара терна абсор-
бция леводородов. Кроме то о, фреон 113 не то -
сичен. Наиболее тр дной задачей, с оторой стол-
н лся специальный омитет ASTM, созданный EPA
США для разработ и ново о метода анализа со-
держания масел, смазо и нефти в воде, стало
НОВЫЕ МЕТОДЫ
АНАЛИЗА СОСТАВА
ДОБЫВАЕМОЙ ВОДЫ
ПРИ ПОМОЩИ
ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧЕЙ
С. Ринто л, Wilks Enterprise, Inc., Са т-Норфол , Конне ти т
С четом межд народно о запрета на применение не оторых растворителей, в разных странах
разработаны различные новые методы анализа состава добываемой воды
выявление сравнимо о (по свойствам) с фреоном
реа ента-растворителя.
Было рассмотрено нес оль о растворителей,
оторые можно было использовать в ачестве за-
менителей. Британс ое Министерство тор овли и
промышленности (Department Trade and Industry –
DTI) разрешило временно использовать в ачестве
заменителей тетрахлорэтилен (tetrachloroethylene
– ТТСЕ) или перхлорэтилен (perchloroethylene –
perc). Хотя оба этих растворителя хара териз ют-
ся прозрачностью по отношению инфра расным
л чам, имеются не оторые неясности относитель-
но их потенциальной то сичности. Для реализа-
ции равиметричес о о метода анализа 1664А EPA
выбрал в ачестве растворителя n- е сан. Одна-
о, пос оль е сан непрозрачен для инфра рас-
ных л чей, этот метод пред сматривает е о испа-
рение, после че о онцентрация леводородов в
первоначальном пото е может быть оценена по ре-
з льтатам инфра расно о анализа выпаренно о
остат а. Стадия испарения хара терна а для ра-
виметричес о о, та и для инфра расно о мето-
дов, поэтом э стра ция е сана не позволяет о-
личественно определить содержание лет чих -
леводородов.
В с андинавс их странах в ачестве замените-
ля фреона использ ют пентан, имеющий хара те-
ристи и, анало ичные хара теристи ам е сана.
EPA хотело бы пол чить метод, в отором чи-
тывалось бы содержание лет чих леводородных
омпонентов. В то же время обор дование, для е о
реализации, должно быть достаточно мало аба-
ритным, чтобы е о можно было использовать для
проведения анализа в словиях добывающей плат-
формы. Управление предложило ASTM разрабо-
тать метод анализа, пред сматривающий исполь-
зование альтернативных растворителей, и в то же
время позволяющий применять инфра расные
л чи для измерений. В 2002 . был образован под-
омитет D19-06, задачей оторо о была разработ а
стандартно о метода определения содержания
масел, смазо и нефти в воде вместо метода ASTM
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

2. 37Т Е Х Н О Л О Г И И
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
№ 4 • апрель 2007
D3921, причем в новом методе должна быть ис-
пользована альтернатива растворителю фреон
113.
После оцен и составов, альтернативных фрио-
н 113, провели испытания дв х из них – дихлор-
пентафторпропана (Asahiklin АК-225) и димер/
триммер хлоротрифторэтилена (Horiba S-316).
Перхлорэтилен даже не рассматривался, та а в
соответствии с помян тым Монреальс им прото-
олом та же б дет запрещен использованию с
2030 . В рез льтате испытаний был выбран ме-
тод анализа, пред сматривающий применение
реа ента S-316. Та а ощ щалась недостаточ-
ность точных данных по реа ент АК-225. В отчете
омитета ASTM, занимающе ося выбором ново о
растворителя, данные по этом реа ент (даже с
четом их недостаточности), были оп бли ованы
в ачестве приложения, в расчете на возможный
интерес ним со стороны др их ор анизаций. В
июле 2004 . был твержден метод ASTM D7066-
04, пред сматривающий применение димер/трим-
мер хлоротрифторэтилена (S-316) для определе-
ния с использованием инфра расных л чей содер-
жания масел, смазо и неполярных материалов в
воде. ЕРА намерено было твердить этот метод в
ачестве стандартно о, одна о принятию о онча-
тельно о решения помешала недостаточность
фондов. После известных событий 11 сентября
2001 . основные фонды были перенаправлены на
защит от за рязнения пресных вод, пополнение
фондов с целью проведения исследований, на-
правленных на обработ сточных вод, было пре-
ращено (и, возможно, возобновится не с оро).
В период рассмотрения ново о стандарта, пред-
ложенно о Межд народной морс ой ор анизаци-
ей (International Maritime Organization – IMO) и Меж-
д народной ор анизацией по стандартизации
(International Standards Organization – ISO), др ие
ор анизации, та ие а Управление по защите от
нефтяных за рязнений (OSPAR) и DTI смо т, воз-
можно, модифицировать с ществ ющие методы
инфра расно о анализа применительно новом
растворителю.
СРАВНЕНИЕ
НОВОГО МЕТОДА АНАЛИЗА
С РАНЕЕ ПРИМЕНЯЕМЫМ
Метод ASTM D 7066-04 сравним с ранее при-
меняемым методом, при отором использовались
фреон и инфра расный анализатор, по техни е
отбора и анализа пробы. Прямых сопоставлений
дв х растворителей не проводили, та а лава
водно о департамента EPA был твердо бежден в
том, что новый метод должен использоваться в
ачестве резервно о для определения лет чих ом-
понентов леводородов. Оба метода – фреоно-
вый и с использованием растворителя S-316 – ха-
ра териз ются эффе тивностью э стра ции поряд-
а 90 %, а степень использования энер ии инфра-
расно о изл чения в диапазоне С-Н составляет
89 % для фреоново о метода и 80 % – для метода
с использованием растворителя S-316. Точ и и-
пения обоих растворителей различны и составля-
ют 48 °С для фреона и 134 °С – для растворителя
S-316. Это означает меньш ю лет честь раство-
рителя S-316 и не оторое е о преим щество по
сравнению с фреоном. По стоимости оба раство-
рителя примерно анало ичны.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СООТНОШЕНИЯ
АРОМАТИЧЕСКИХ И АЛИФАТИЧЕСКИХ
УГЛЕВОДОРОДОВ
В последнее время растет интерес определе-
нию раздельно о содержания ароматичес их и
алифатичес их омпонентов в общем пото е -
леводородов. Общее содержание леводородов
(Total Petroleum Hydrocarbons – TPH) может быть
определено инфра расными приборами, работа-
ющими при длине волны 3,4 м м. При использо-
вании растворителей, та их а фреон 113, TTCE
(perc), S-316 или АК-225, прозрачных по отноше-
нию инфра расным л чам, в рез льтатах анали-
за на этой длине волны должно быть отражено
содержание а ароматичес их, та и алифатичес-
их леводородов.
Метод FT-IR (Fourier Transform Infra-Red) пред-
ставляет собой метод проведения спе трально о
анализа смесей различных леводородов, та их
а ароматичес ие и алифатичес ие леводоро-
ды, с использованием инфра расно о изл чения.
Спе трометры FT-IR собирают и переводят в циф-
ров ю форм пол чаем ю информацию. Вначале
на основе пол ченной информации строят интер-
феро рамм , а затем п тем преобразований Ф -
рье пол чают треб емый спе тр.
При использовании метода FT-IR и раствори-
телей, прозрачных для инфра расных л чей, по-
является возможность пол чить независимые дан-
ные по содержанию а ароматичес их, та и али-
фатичес их леводородов. Эта процед ра выпол-
няется п тем с анирования данных о по лощении
инфра расных л чей в зоне спе тра от 2,74 м м
(3400 см-1
) до 3,85 м м (2600 см-1
), а описано в
методи е Амери анс о о нефтяно о инстит та
IP 426/98 «Определение содержания нефти в сточ-
ных водах с использованием инфра расно о спе -
трос опичес о о метода». Одна о эт процед р
тр дно реализовать пра тичес и в словиях морс-
ой нефтедобывающей платформы, поэтом ото-
бранные пробы приходится транспортировать на
бере , что связано с большими затратами време-
ни.
Разработана новая онцепция измерений, пре-
д сматривающая использование мало абаритных
инфра расных спе трометров Infra-Spec VFA-IR,
оторая дает те же рез льтаты, что и онцепция
FT-IR, но при ораздо меньших абаритах измери-
тельно о бло а (127х127х39 мм), без применения
движ щихся частей. В новой схеме спе тромет-
рии для пол чения спе тра пред смотрено исполь-
зование специально о дете тора и линейно о
фильтра переменно о поперечно о сечения. По-
л ченная спе тральная информация обеспечива-
ет возможность пол чить данные о раздельном
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

3. 38 № 4 • апрель 2007 Т Е Х Н О Л О Г И И
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
содержании ароматичес их и алифатичес их -
леводородов.
АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ
АРОМАТИЧЕСКИХ И АЛИФАТИЧЕСКИХ
УГЛЕВОДОРОДОВ
Для испытания ново о спе трометра, предназ-
наченно о для измерений содержания в воде аро-
матичес их и алифатичес их леводородов, были
под отовлены растворы бензола, этилбензола, то-
л ола и силена в тетрахлорэтилене (при онцен-
трации 100, 200, 300, 400 и 500 млн-1
). Если пред-
положить степень извлечения леводородов рав-
ной 10:1, то это означает соответственно онцен-
трации 10, 20, 30, 40 и 50 млн-1
. У леводороды BTEX
(Benzene, Toluene, Ethylbenzene и Xylene) были выб-
раны для проведения испытаний потом , что они
остаются невидимыми для лаза в процессе испа-
рения. Спе тр, хара териз ющий растворы этих -
леводородов в тетрахлорэтилене при онцентра-
ции 10 млн-1
, по азан на рис. 1.
Далее смесь равных частей BTEX была исполь-
зована для отбора представительных проб арома-
тичес их омпонентов из добываемой воды, что
соответств ет э вивалентным онцентрациям э -
стра та 10, 20, 30, 40 и 50 млн-1
.
Были та же проведены испытания смесей е -
саде ана, представляющих алифатичес ие омпо-
ненты в добываемой воде (рис. 2). Спе тр пяти
растворов BTEX различной онцентрации, нало-
женный на спе тр е саде ана онцентрацией 50
млн-1
, та же по азан на этом рис н е.
На рис. 3 приведены спе тр BTEX при онцен-
трации 20 млн-1
и спе тр е саде ана при той же
онцентрации, а та же математичес ая с мма
этих спе тров. Кроме то о, по азан фа тичес ий
спе тр этих омпонентов. Та а математичес-
ая и фа тичес ая ривые полностью на ладыва-
ются др на др а, то можно сделать вывод, что
спе тр смеси ароматичес их и алифатичес их -
леводородов равен с мме составляющих спе т-
ров и, следовательно, отношение ароматичес их
и алифатичес их леводородов может быть рас-
считано по данным спе трально о анализа с из-
мерением степени по лощения инфра расных
л чей. Установлено, что онцентрации аромати-
чес их леводородов мо т быть определены до
ровня ниже 10 млн-1.
Далее требовалась разработ а расчетных ал-
оритмов для определения ароматичес их и али-
фатичес их взаимосвязей. Новый инфра расный
спе трометер не предназначен для замены обыч-
ных азовых хромато рафов, но он может давать
детальн ю информацию о содержании и составе
леводородов в воде. Испытания, проведенные
до настояще о времени, по азали, что новые ин-
фра расные спе трометры дают достаточно ин-
формации для определения содержания лево-
дородных омпонентов в добываемой воде с раз-
делением их на ароматичес ие и алифатичес ие.
Ранее во мно их сл чаях для определения со-
держания масел и смазо в воде использовали
фреон в ачестве растворителя-по лотителя. При
исследованиях, направленных на подбор замени-
телей это о реа ента, были определены та ие ра-
створители, а е сан, пентан, дихлор-пентафтор-
пропан (Asahiklin AK-225) и димер/тример хлорт-
рифторэтилена (Horiba S-316). Недавно был раз-
работан ни альный по хара теристи ам спе тро-
метр, оторый может быть использован для ана-
лиза нефтепромысловых вод.
Перевел Б. Пл жни ов
Рис. 1. Спе тр, хара териз ющий растворы леводородов в
тетрахлорэтилене при онцентрации 10 млн-1
Оптичесаяплотностьрастворителя
Длина волны, м м
Бензол, млн-1 (1)
Тол ол, млн-1
(2)
Этилбензол, млн-1
(3)
Ксилен, млн-1
(4)
Ге саде ан, млн-1
(5)
Алифатичес ие
леводороды
Ароматичес ие
леводороды
Рис. 2. Рез льтаты испытаний смесей е саде ана
BTEX, 10 млн-1 (1)
BTEX, 20 млн-1 (2)
BTEX, 30 млн-1 (3)
BTEX, 40 млн-1 (4)
BTEX, 50 млн-1 (5)
Ге саде ан, 50 млн-1
Оптичесаяплотность
Длина волны, м м
Рис. 3. Спе тр BTEX при онцентрации 20 млн-1
и е саде ан
при той же онцентрации, а та же математичес ая с мма
этих спе тров
BTEX, 20 млн-1
(1)
Ге саде ан, 20 млн-1
(2)
Ге с., 20 млн-1
, BTEX, 20 млн-1
(3)
Ге с., BTEX по 20 млн-1
+ доб. (4)
Оптичесаяплотность
Длина волны, м м
1
4
3 5
2
1
2
4 3
1
534
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»