主题：【原创】【第三届原创大赛】MS2000激光粒度分析仪在油田注水中的应用

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　　一、前言

　　注水是维持油田高产稳产、提高采收率的重要措施。为充分利用水资源和达到环保要求，全面采用污水回注，是目前整个油田采用的主要的注水方式。由于注水中含有的悬浮物、机械杂质等，会造成地层堵塞，直接影响注水层的吸水能力，增加后期治理难度，降低油田的整体开发水平和经济效益。因此注水水质监测中对于悬浮固体的监测是尤为重要的，而悬浮固体粒径中值直接反映的是悬浮物的主要构成，其结果的准确直接影响注水的设计方案。

　　二、实验仪器

　　仪器系统的组成包括三部分：(图就不附了)

　　① 主机(光学元件)，标识为M a s t e r s izer 2000;主机用来收集测量样品内粒度大小的原始数据。

　　② 附件(进样器)标识为Hydro 2000G;附件惟一的目的就是将样品分散混匀充分并传送到主机以便于测量。

　　③ 计算机和Malvern测量软件。Malvern软件可定义、控制整个测量过程，并同时处理测量的粒度分布数据、显示结果并打印报告。

　　三、测量原理

　　激光衍射法，又称小角激光光散射法。原理见图1。


　　图1. M a st e rs iz er 2000激光粒度仪原理图

　　激光粒度分析仪检测过程大致是，激光器发出的单色光，经光路变换为平面波的平行光，射向光路中间的透光样品池，分散在液体分散介质中的大小不同颗粒遇光发生不同角度的衍射、散射，衍射、散射后产生的光投向布置在不同方向的光信息接收器(检测器)，经光电转换器将衍射、散射转换的信息传给微机进行处理，转化成粒子的分布信息。

　　四、激光粒度仪与以往的粒度分析方法的比较

　　激光粒度仪与以往的粒度分析方法各有特点，但后才的优势显而易见。其比较见表1。

　　表1 粒度分析方法的比较


　　激光粒度仪具有高精度、高效率、高自动化程度的显著优势，大大降低了劳动强度，提高了劳动效率，从样品预处理、测量到数据输出，只需3分钟。和传统方法相比，效率提高了几十倍。针对油田注水的现状，特引进了激光粒度分析仪并对其应用进行了研究，从仪器参数率定，样品重复性、平行性测定、误差分析，到对比实验以及新仪器产生的数据系列与传统资料的衔接回归问题。结果证明，MS2000激光粒度仪应用于塔里木油田注水水质监测悬浮固体粒径中值的分析是完全适宜的。

　　五、激光粒度仪在注水水质监测中的应用

　　在测量当中我们发现样品中的泡沫会对实验结果产生较大影响，严重降低实验数据的准确度。 见图2。



　　1.泡沫的消除

　　根据激光粒度仪的使用说明可知，泡沫可以通过在循环分散剂的同时施加超声波来消除，然而在实际操作中，这种方法并不理想。因为在含有表面活性剂、防腐剂、杀菌剂、油等易起泡物质的污水中，产生的泡沫比较稳定，在超声波的作用下也只能相对地减少了泡沫的数量，降低了泡沫带来的部分影响。

　　在大量的实验中，我们发现用经过过滤的样品溶液做背景能够消除泡沫带来的影响，使用样品的滤液做背景时，由于是同一水质，在相同的条件(同温、同压、相同的搅拌速率)下起泡能力是相同的，所以，在测量时仪器会忽略掉样品中的产生泡沫，而只检测样品中悬浮固体颗粒的粒径。

　　图3是用蒸馏水和0.45um滤膜过滤后的水样做背景对同一样品进行测量得到的结果，可以看出，用0.45um滤膜过滤后的水样做背景很好地消除了泡沫产生的峰。



　　2.验证

　　用经过0.45um滤膜过滤后的水样来代替蒸馏水做为背景不会对固体悬浮物的粒度分布造成影响，我们用标准粒子做了同样的实验，结果如图4：



　　另外，因为我们在过滤时使用的滤膜的孔径为0.45微米，0.45微米以下的微小颗粒仍然会通过滤膜，存在于滤液中，从而在测量样品时将其当作背景忽略掉，也就是说仪器测量的是粒径在0.45微米以上的固体颗粒的分布情况，不过由于同一个样品在做悬浮固体含量时使用的也是这种滤膜，其测得的悬浮固体含量也是0.45微米以上的固体悬浮物的含量，两者正好符合 。

　　六、小结

　　1.用蒸馏水做背景来分析注水水质中悬浮固体粒径中值时，由于蒸馏水和回注污水的起泡能力不同，泡沫的影响无法消除。

　　2.用0.45um滤膜过滤后的水样做背景很好地消除了泡沫产生的峰，并且对测量结果不造成影响。

　　3.测量粒度时忽略了0.45微米以下的固体颗粒，而在做悬浮固体含量时也是测量了0.45微米以上的固体悬浮物的含量，两者正好吻合，反映的是回注污水中0.45微米以上的固体悬浮物的含量及其粒度分布情况。