最小二乘法在聚合物有效物含量評(píng)價(jià)方法研究中的應(yīng)用

朱海斌 王小華

（承德市自來水公司，河北承德 067000） （中原油田分公司物資供應(yīng)處，河南濮陽 457001）

孫明衛(wèi)，魏玲艷

（中原油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心，河南濮陽 457001）

聚合物類降濾失劑由各種單體在引發(fā)劑的引發(fā)下聚合而得，產(chǎn)品中難免附存一些副產(chǎn)物，如殘留單體、殘留堿及其它無機(jī)鹽類；有時(shí)部分生產(chǎn)商會(huì)人為加入一些輔料，則不僅降低了產(chǎn)品性能，還增加了油田用戶的采購成本。

傳統(tǒng)的有效物測(cè)試方法是用60～65℃的80%乙醇對(duì)樣品進(jìn)行洗滌過濾，最后烘干稱量計(jì)算，過濾殘留物計(jì)為有效物成分。但該方法只能洗去水溶性殘留堿及無機(jī)鹽類，非水溶性無機(jī)鹽并不能很好地去除。筆者參考相關(guān)資料研究了醇酸共洗法測(cè)試樣品的有效物，該方法不但可有效地去除樣品中的殘留堿、水溶性無機(jī)鹽類，同時(shí)還可以有效地去除樣品中的酸溶性無機(jī)鹽（如碳酸鹽等）［1–2］。醇酸共洗法與醇洗法的另一不同之處:在酸洗的作用下聚合物鏈節(jié)上的金屬離子Na+等被H+取代而去水解化，因而醇酸共洗法較醇洗法所得有效物值要小，理論上1%的水解度（以Na+計(jì)）可使醇酸共洗法比醇洗法減小0.3%的有效物測(cè)試值。為進(jìn)一步驗(yàn)證醇酸共洗法的適用性，筆者進(jìn)行了一系列驗(yàn)證對(duì)比試驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

分析天平：±0.1 mg，AUX220型，島津技邇（上海）商貿(mào)有限公司；

恒溫干燥箱：精度±2℃，TR4型，吳江市臺(tái)榮烘箱設(shè)備制造有限公司；硝酸銀溶液：濃度為2.0%；無水乙醇、乙醚、丙酮：分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

由于產(chǎn)品的真實(shí)有效物含量不可能知道，為驗(yàn)證醇酸共洗法測(cè)試聚合物類產(chǎn)品有效物含量的準(zhǔn)確性與適用性，項(xiàng)目組采用加“標(biāo)”回測(cè)法對(duì)選定樣品的有效物含量進(jìn)行外推求取其相對(duì)“真值”，再用此“真值”與實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷此方法的合理性。依據(jù)一般技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有效物含量精度的要求（≤1.0%）［3–4］，如果實(shí)際測(cè)得的有效物含量與推算出的相對(duì)“真值”偏差不大于1.0%，則可認(rèn)為該方法符合要求。

此處所說加標(biāo)回測(cè)中的“標(biāo)”是指作為雜質(zhì)而人為加入的已知質(zhì)量的無機(jī)鹽（分析純碳酸鈣）。在擬測(cè)試樣中混入不同比例的標(biāo)準(zhǔn)碳酸鈣試劑制作成一系列的特制試樣，在過量鹽酸存在的情況下，運(yùn)用醇酸共洗法測(cè)試該系列特制試樣的有效物，理論上所加入的碳酸鈣應(yīng)全部被酸溶洗去，從而使該系列特制試樣的有效物隨碳酸鈣的添加量增大而線性降低。把測(cè)試數(shù)據(jù)作圖并進(jìn)行線性回歸后，外推出直線與Y軸交點(diǎn)，作為不加碳酸鈣時(shí)試樣的有效物含量推算值，再與實(shí)際測(cè)試出的不加碳酸鈣時(shí)原試樣有效物相比，如果二者之差在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，則認(rèn)為該測(cè)試方法比較合理，可以運(yùn)用于鉆井液用聚合物類降濾失劑有效物含量的測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)所用樣品為項(xiàng)目組搜集的驗(yàn)證用樣品中隨機(jī)抽取的4個(gè)聚合物降濾失劑樣品。每個(gè)樣品均取出一定數(shù)量分成8份，每份為1.00 g，分別向此8份拆分試樣中加入0.10，0.13，0.16，0.19，0.22，0.25，0.28，0.31 g的分析純碳酸鈣試劑。然后運(yùn)用醇酸共洗法分別測(cè)試上述特制樣品的有效物，測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 加標(biāo)外推法有效物對(duì)比驗(yàn)證數(shù)據(jù) %

為利用每組數(shù)據(jù)外推出樣品不加“標(biāo)”時(shí)的計(jì)算值，把表1所測(cè)數(shù)據(jù)繪制成如圖1所示的散點(diǎn)圖，可以看出該4組數(shù)據(jù)均接近一條直線。

圖1 碳酸鈣加量與有效物含量關(guān)系圖

2.2 線性回歸

設(shè)該1～4組數(shù)據(jù)的直線方程分別為式(1)～式(4)：

為求式(1)的系數(shù)，首先對(duì)表1中第一組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2。

表2 第一組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

根據(jù)表2數(shù)據(jù)計(jì)算得式(1)的回歸方程如式(5)：

同理可以求得式(2)～式(4)的回歸方程分別如式(6)～式(8)：

式(5)～式(8)的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.992 0，0.994 9，0.998 3，0.986 3。

2.3 數(shù)據(jù)分析

分別把4條回歸后的直線外推與Y軸相交，得到截距分別為：77.9%，73.3%，66.4%，58.9%，此4個(gè)數(shù)據(jù)即經(jīng)過外推得到的4個(gè)聚合物類降濾失劑樣品的相對(duì)“真值”，分別把其與各個(gè)樣品的實(shí)測(cè)有效物含量78.5%，72.5%，67.0%，59.9%相比較得其偏差分別為0.6%，0.8%，0.6%，1.0%。由此可以判斷樣品的實(shí)測(cè)有效物含量與外推法所得相對(duì)“真值”偏差不大于1.0%，符合項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，即醇酸共洗法用于測(cè)試鉆井液用聚合物類降濾失劑有效物含量具有一定的科學(xué)性，滿足其質(zhì)量評(píng)價(jià)需要。

3 結(jié)語

對(duì)于具有明顯線性關(guān)系的自變量與因變量測(cè)試數(shù)據(jù)，采用最小二乘法進(jìn)行回歸，可以更加科學(xué)地探求試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間關(guān)系的變化趨勢(shì)；通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘法回歸，可以簡化對(duì)未知數(shù)據(jù)的測(cè)試過程。在日常監(jiān)測(cè)工作中也可以推廣使用最小二乘法，以提高實(shí)驗(yàn)室技術(shù)水平。

［1］ Q／SHCG 35–2012 鉆井液用合成聚合物降濾失劑技術(shù)要求［S］.

［2］ Q／SH 0049–2007 鉆井液用包被劑PAC141、降濾失劑PAC142、增粘降濾失劑PAC143技術(shù)要求［S］.

［3］ Q／SH 0048–2007 鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽技術(shù)要求［S］.

［4］ Q／SHCG 38–2012 鉆井液用聚丙烯酰胺技術(shù)要求［S］.