利用X射线荧光光谱分析氯化物型油田水中稀散元素含量的方法

摘要

本发明公开了一种利用X射线荧光光谱分析氯化物型油田水中稀散元素组分含量的方法，该方法利用基准NaCl、基准KCl、优级纯MgCl

说明书

技术领域

本发明属于光谱分析技术领域，涉及一种氯化物型油田水中稀散元素组分含量的分析方法，尤其涉及一种利用X射线荧光光谱分析氯化物型油田水中稀散元素组分含量的方法。

背景技术

自1895年德国科学家伦琴首先发现了X射线后，陆续对X射线的特性有所了解。1908年，Barkla发现各物质均可发射出各自的X射线。他将此称为该元素的X射线特征光谱。1912年，Friedrich等人推测出X射线通过晶体时可能产生干涉现象，并通过实验证实了X射线和光一样都是波。1913年末，Bragg等人同时提出了著名的Bragg公式：nλ＝2dsinθ，从而对X射线通过晶体的干涉现象有了定量的描述。同年，Moseley提出了Moseley定律，此定律奠定了X射线荧光分析的基础。1948年，Friedman和Birks应用Geiger计数器首先研制出商品性的荧光光谱仪。随着计算机技术的发展，X射线荧光光谱仪得到极大的发展，逐渐在国民经济建设中发挥重要作用。在X射线荧光应用领域，众多的科学工作者为发挥X射线荧光光谱仪在分析液体方面的功能，拓展XRF应用领域，经过不断的探索、实验、研究总结，使X射线荧光光谱分析方法得到不断的完善。目前XRF已经成为分析科学中一个重要的分支。

氯化物型油田水属于高矿化度卤水体系，其中含有常量的Na、K、Ca、Cl离子以及微量的Rb、Cs、Sr等离子，Rb、Cs、Sr等稀散元素具有极大的经济开发价值。因此，准确分析油田水中Rb、Cs、Sr的含量对合理开发利用至关重要。目前已经建立的Rb、Cs、Sr的分析方法大多是原子吸收光谱法和等离子光谱法，但不论是原子吸收光谱法还是等离子光谱法，都需要对样品进行稀释，一旦稀释倍数过大，分析的误差就偏高；同时这些方法每次测量都需要配制标准溶液，为了提高准确度，还需采用加标回收，加大了测试强度。

近年随着仪器技术的发展，有人利用能量色散型荧光光谱仪对卤水中一些组分进行分析，但是由于能量色谱仪对轻元素分析的缺点，Cs元素测量效果不好，所涉及卤水的类型也并非是氯化物型的油田水体系。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用波长型X射线荧光光谱分析氯化物型油田水中稀散元素组分的方法。

本发明利用X射线荧光光谱分析氯化物型油田水中稀散元素组分含量的分析方法，包括以下步骤：

(1)根据原始油田水的组分含量及油田水室内蒸发过程所得到的各组分数据，利用基准NaCI、基准KCl、优级纯MgCl₂、优级纯CaCl₂、光谱纯SrCl₂、分析纯CsCl、分析纯RbCl八种试剂按以下含量范围(单位：ω)配制人工油田水标样：

Na：0.10×10^-2～8.00×10^-2       Ca：0.10×10^-2～11.00×10^-2

K：0.10×10^-2～3.20×10^-2        Mg：0.10×10^-2～2.00×10^-2

Sr：1×10^-5～20000×10^-6         Cs：1×10^-5～600×10^-6

Rb：1×10^-5～600×10^-6           Cl：0.1×10^-2～23.00×10^-2

(2)设置各元素的测试条件，Sr、Rb、Cs的测量电压为20～30kV，电流60～120mA，测量晶体为LiF200或LiF220；Na、Ca、Mg、Cl、K测量电压为30～90kV，电流60～120mA，测量晶体为LiF220、LiF200或PX1；各元素的脉冲高度分析器设置为14～80；

(3)线性回归曲线或各元素含量与计数率线性关系的确定：在氦气系统下对人工油田水标样进行测试，并对标样进行线性回归，使各稀散元素含量与探测器所测量的计数率(分析线谱峰测量强度：Kcps)成线性关系；

(4)样品测定：在上述测量条件下，对实际样品进行分析，并根据测量的计数率(Kcps)通过线性回归曲线或各元素含量与计数率(Kcps)的线性关系，得到实际样品中各稀散元素的含量。

所述各元素含量与计数率(Kcps)的线性关系如下：

Cs：C＝0.000135873R

Sr：C＝0.00371+3.72328351R

Rb：C＝0.00011+1.077731849R

C——各元素含量

R——被测元素的计数率即分析线谱峰测量强度。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明该分析方法可以对原始油田水及油田水资源利用过程中的样品直接取样分析，不需要稀释，减小了分析误差；

2、本发明分析方法具有快速准确特点，能够在一分钟内给出油田水中Rb，Cs，Sr三种稀散元素的含量，极大缩短了分析时间，提高了分析测试效率。

3、本发明方法不需要反复建立分析曲线，降低了测试强度和分析成本。

附图说明

图1为本发明Cs的图谱

图2为本发明Sr的图谱

图3为本发明Rb的图谱

具体实施方式

(1)根据原始油田水的组分含量及油田水室内蒸发过程所得到的各组分数据，利用基准NaCl、基准KCl、优级纯MgCl₂、优级纯CaCl₂、光谱纯SrCl₂、分析纯CsCl、分析纯RbCl等八种试剂人工配制油田水标准物质。人工合成氯化物型油田水标准见表1。

表1.人工合成氯化物型油田水标准

注：Na、K、Ca、Cl、Mg质量单位为10^-2，sr、Rb、Cs质量单位为10^-6

(2)设置好各元素的测量条件，测量条件见表2。在氦气系统下对人工合成氯化物型油田水标准标样进行测试，测试完后对标样进行线性回归，使各元素含量与测量的计数率(Kcps)成线性关系。

表2.分析元素的测量条件

注：①LL为脉冲高度分析器低限，UL为脉冲高度分析器高限

稀散元素含量的回归曲线见图1、2、3。稀散元素含量与测量的计数率(Kcps)的线性关系如下：

Cs：C＝0.000135873R

Sr：C＝0.00371+3.72328351R

Rb：C＝0.00011+1.077731849R

C——各元素含量

R——被测元素的计数率即分析线谱峰测量强度。

(3)取15.0000g氯化物型油田水实际样品，在上述测量条件下进行分析，并根据测量的计数率(Kcps)通过线性回归曲线或各元素含量与计数率(Kcps)的线性关系，得到实际样品中各元素的含量。

将分析的结果与其他分析方法所得的数据进行比对，结果见表4。其中锶采取ICP-AES加标回收法测量，铷、铯采取原子吸收加标回收法测量。经过比对，按照《地质矿产实验测试质量管理暂行规定》中对卤水分析的要求，该方法用于氯化型油田水资源综合利用过程中的稀散元素含量的分析测试，快速准确。

表3.结果比对值