Badanie stabilności barwnych znaczników fluorescencyjnych w silnie zasiarczonych wodach złożowych

• Autorzy: Wojtowicz Katarzyna

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2021.02.03

Warianty tytułu

EN

Study on the stability of colored fluorescent tracers in highly sulfated reservoir waters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zostały przedstawione zagadnienia związane z oznaczaniem barwnych znaczników fluorescencyjnych, takich jak fluoresceina, eozyna żółtawa, rodamina B i uranina, w wodach złożowych metodą spektrofotometryczną. W tym celu sprawdzono wpływ pH roztworu na widma absorpcji badanych znaczników. Otrzymane wyniki wykazały, że fluoresceina, rodamina B i uranina są wrażliwe na zmianę odczynu roztworu, dlatego w dalszych badaniach wskazane jest stosowanie stabilnych roztworów znaczników oraz kontrola i ewentualna korekta pH. W ramach badań wykreślono krzywe kalibracyjne fluoresceiny, eozyny żółtawej, rodaminy B i uraniny w wodzie destylowanej, wodzie złożowej A4 i silnie zasiarczonych wodach złożowych A5 i A6 oraz przeprowadzono walidację metody analitycznej. Walidacja ta obejmowała wyznaczenie liniowości, odchylenia standardowego i względnego odchylenia standardowego badanych znaczników. Wysokie wartości współczynników regresji (0,9927–0,9998) analizowanych znaczników świadczą o dobrym dopasowaniu liniowym, natomiast niskie wartości odchylenia standardowego i względnego odchylenia standardowego – o powtarzalności i precyzji metody. Szczególną uwagę zwrócono na badania trwałości barwnych znaczników fluorescencyjnych w silnie zasiarczonych wodach złożowych. W tym celu sporządzono roztwory badanych znaczników o stężeniu 10 mg/dm3 w wodzie destylowanej, wodzie złożowej A4 i silnie zasiarczonych wodach złożowych A5 i A6. Pomiar stężenia znaczników w badanych wodach wykonywano co 2 dni przez okres 1 miesiąca. Uzyskane wyniki badań wykazały, że roztwory fluoresceiny, eozyny żółtawej, rodaminy B i uraniny są stabilne w wodzie destylowanej i wodzie złożowej A4, natomiast w wodach złożowych A5 i A6 ulegają degradacji. Najbardziej wrażliwe okazały się fluoresceina i jej pochodna uranina, które w wodzie złożowej A6 uległy całkowitej degradacji po 20 (fluoresceina) i 22 (uranina) dniach. Nieznacznie bardziej trwałe w silnie zasiarczonych wodach złożowych okazały się eozyna żółtawa i rodamina B, które w wodzie złożowej A6 uległy całkowitej degradacji po 24 dniach.

EN

The article presents the issues related to the determination of colored fluorescent tracers such as fluorescein, eosin yellowish, rhodamine B and uranine in reservoir waters by spectrophotometric method. For this purpose, the influence of the pH of the solution on the absorption spectra of the tested tracers was checked. Test results show that fluorescein, rhodamine B and uranine are sensitive to changes in the buffer pH, therefore it is advisable to use stable tracer solutions as well as to control and possibly correct pH in further tests. As part of the study, calibration curves of fluorescein, eosin yellowish, rhodamine B and uranine in distilled water, reservoir water A4 and highly sulfated reservoir waters A5 and A6 were plotted and the analytical methods were validated. Analytical validation included determination of linearity, standard deviation and relative standard deviation of the tested tracers solutions. High values of the regression parameters (0.9927– 0.9998) of the analyzed tracers prove a good linear fit, while low values of standard deviation and relative standard deviation prove its repeatability and precision. Particular attention was paid to testing the stability of colored fluorescent tracers in highly sulfated reservoir waters. For this purpose, solutions of the tested tracers were prepared at concentrations of 10 mg/dm3 in distilled water, A4 reservoir water and highly sulfated A5 and A6 reservoir waters. Measurements of the tested tracers in the prepared solutions were performed every 2 days over the period of 1 month. The test results show that fluorescein, eosin yellowish, rhodamine B and uranine solutions are stable in the distilled water and A4 reservoir water, while they degrade in the A5 and A6 reservoir waters. Fluorescein and uranine turned out to be the most sensitive, as they degraded completely in the A6 reservoir water after 20 (fluorescein) and 22 (uranine) days. Yellowish eosin and rhodamine B turned out to be slightly more stable in highly sulfated reservoir waters, as they degraded completely in the A6 reservoir water after 24 days.

Słowa kluczowe

PL

znacznik; fluoresceina; eozyna Y; rodamina B; uranina

EN

tracer; fluorescein; eosin yellowish; rhodamine B; uranine

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 77, nr 2
• Strony: 82--91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz.

Twórcy

autor

Wojtowicz Katarzyna

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Asadi M., Shook G.M., 2010. Application of Chemical Tracers in IOR: A Case History. Proceedings of the North Africa Technical Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers, Cairo, Egypt.
• Birtalan E., Rudat B., Kölmel D.K., Fritz D., Vollrath S.B., Schepers U., Bräse S., 2011. Investigating rhodamine B-labeled peptoids: scopes and limitations of its applications. Biopolymers, 96(5): 694–701. DOI: 10.1002/bip.21617.
• Buzády A., Erostyák J., Paál G., 2006. Determination of uranine tracer dye from underground water of Mecsek Hill, Hungary. Journal of Biochemical and Biophysical Methods, 69(1–2): 207–214. DOI: 10.1016/j.jbbm.2006.05.009.
• Cao V., Schaffer M., Taherdangkoo R., Licha T., 2020. Solute reactive tracers for hydrogeological applications: a short review and future prospects. Water, 12(653): 1–21. DOI: 10.3390/w12030653.
• Chrysikopoulos C.V., 1993. Artificial tracers for geothermal reservoir studies. Environmental Geology, 22: 60–70. DOI:10.1007/BF00775286.
• Doughty M.J., 2010. pH dependent spectral properties of sodium fluorescein ophthalmic solutions revisited. Ophthalmic and Physiological Optics, 30(2): 167–174. DOI: 10.1111/j.1475-1313.2009.00703.x.
• Doveri M., Mussi M., 2014. Water Isotopes as Environmental Tracers for Conceptual Understanding of Groundwater Flow: An Application for Fractured Aquifer Systems in the „Scansano-Magliano in Toscana” Area (Southern Tuscany, Italy). Water, 6: 2255–2277. DOI:10.3390/w6082255.
• Elliot T. (ed.), 2014. Environmental Tracers. MDPI. ISBN: 978-3-906980-92-8.
• Gerke K.M., Sidle R.C., Mallants D., 2013. Criteria for selecting fluorescent dye tracers for soil hydrological applications using Uranine as an example. Journal of Hydrology and Hydromechanics, 61(4): 313–325. DOI: 10.2478/johh-2013-0040.
• Guan L., Du Y., 2004. Will Tracer Move the Same Velocity as Its Carrier? SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, Texas.
• Hardy R.A., Pates J.M., Quinton J.N., Coogan M.P., 2016. A novel fluorescent tracer for real-time tracing of clay transport over soil surfaces. CATENA, 141: 39–45. DOI: 10.1016/j.catena.2016.02.011.
• Huseby O., Valestrand R., Nævdal G., Sagen J., 2010. Natural and Conventional Tracers for Improving Reservoir Models Using the EnKF Approach. SPE Journal, 15(4): 1047–1061. DOI: 10.2118/121190-PA.
• Jang Y.H., Hwang S., Chung D.S., 2001. Tautomeric Equilibrium of Fluorescein in Solution: Ab Initio Calculations. Chemistry Letters, 30(12): 1316–1317. DOI: 10.1246/cl.2001.1316.
• Jaworski T.J., 2005. Rozkład czasu przebywania materiału odpadów na ruszcie posuwistym i posuwisto-zwrotnym urządzeń do termicznego przekształcania odpadów. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, 2: 57–68.
• Kania M., Matyasik I., 2013. Testy stabilności znaczników fluorescencyjnych wykorzystywanych do śledzenia kierunku migracji płynów w złożach gazu ziemnego. Nafta-Gaz, 4: 289–296.
• Käss W., 1998. Tracing Technique in Geohydrology. Taylor & Francis Group. ISBN: 9789054104445.
• Mäntele W., Deniz E., 2017. UV–VIS absorption spectroscopy: Lambert-Beer reloaded. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 173: 965–968. DOI: 10.1016/j.saa.2016.09.037.
• National Center for Biotechnology Information, 2020a. Eosin-Y. <https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Eosin-Y> (dostęp: 10.09.2020).
• National Center for Biotechnology Information, 2020b. Fluorescein. <https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Fluorescein> (dostęp: 30.08.2020).
• National Center for Biotechnology Information, 2020c. Rhodamine-B. <https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Rhodamine-B> (dostęp: 10.09.2020).
• National Center for Biotechnology Information, 2020d. Uranine. <https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Uranine> (dostęp: 10.09.2020).
• Naurath L., Weidner C., Rüde T.R., Banning A., 2011. A new approach to quantify Na-fluorescein (uranine) in acid mine waters. Maine Water and the Environment, 30: 231–236. DOI: 10.1007/s10230-011-0138-4.
• Niazi A., Yazdanipour A., Ghasemi J., Amini A., Bozorgzad S., Kubista K., 2008. Spectrophotometric Investigation of the Acidity Constants of Fluorescein in Various Water-Organic Solvent Media. Chemical Engineering Communications, 195: 1257–1268. DOI:10.1080/00986440801943677.
• Nishikiori H., Tagami K., Matsunaga S., Teshima K., 2019. In Situ Probing of Photoinduced Hydrophilicity on Titania Surface Using Dye Molecules. ACS Omega, 4: 5944–5949. DOI: 10.1021/acsomega.9b00151.
• Serres-Piole C., Preud’homme H., Moradi-Tehrani N., Allanic C., Jullia H., Lobinski R., 2012. Water tracers in oilfield applications: Guidelines. Journal of Petroleum Science and Engineering, 98–99: 22–39. DOI: 10.1016/j.petrol.2012.08.009.
• Shook G.M., Pope G.A., Asakawa K. 2009. Determining Reservoir Properties and Flood Performance From Tracer Test Analysis. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers, New Orleans, Louisiana.
• Slyusareva E.A., Gerasimova M.A., 2014. pH-Dependence of the Absorption and Fluorescent Properties of Fluorone Dyes in Aqueous Solutions. Russian Physics Journal, 56: 1370–1377. DOI: 10.1007/s11182-014-0188-8.
• Such J., 2010. Możliwości wykorzystania znaczników chemicznych w krajowym górnictwie nafty i gazu. Nafta-Gaz, 7: 621–629.
• Wang P., Cheng M., Zhang Z., 2014. On different photodecomposition behaviors of rhodamine B on laponite and montmorillonite clay under visible light irradiation, Journal of Saudi Chemical Society, 18(4): 308–316. DOI: 10.1016/j.jscs.2013.11.006.
• Weidner C., Naurath L., Rüde T.R., Banning A., 2011. Parameters affecting Na-fluorescein (uranine) detection in mine water tracer tests, Mine Water – Managing the Challenges. IMWA, Aachen, Germany: 85–89.
• Yamashita H., Tanaka A., Nishimura M., Koyano K., Tatsumi T., Anpo M., 1998. Photochemical properties of Rhodamine-B dye molecules included within mesoporous molecular sieves. Studies in Surface Science and Catalysis, 117: 551–558. DOI: 10.1016/S0167-2991(98)81037-9.
• Yeh H.-F., Lin H.-I., Lee C.-H., Hsu K.-C., Wu C.-S., 2014. Identifying Seasonal Groundwater Recharge Using Environmental Stable Isotopes. Water, 6(10): 2849–2861. DOI: 10.3390/w6102849.
• Zemel B., 1995. Tracers in the oil field. Elsevier, Amsterdam, New York. ISBN: 9781281034595.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).