Показатель концентрации водородных ионов
Содержание водородных ионов в воде определяется показателем концентрации водородных ионов (рН), которое равно отрицательному логарифму концентрации ионов водорода:
, (5.5)
где Сн+ – концентрация ионов водорода.
В зависимости от величины рН воды подразделяются на следующие:
нейтральные (рН = 7);
щелочные (pH > 7);
кислые (pН < 7).
Показатель рН характеризует активную часть ионов водорода, которая образовалась в результате диссоциации молекул воды.
Рассмотрим пример. Пользуясь данными ионного произведения воды (Kb), при различных температурах (табл. 5.1), рассчитать реакцию пластовой воды при температуре 33°С.
Таблица 5.1
Величины ионного произведения воды при различных температурах
| t,ºC | Kb·10-14 | t,ºC | Kb·10-14 | t,ºC | Kb·10-14 | t,ºC | Kb·10-14 |
| 0 | 0,112 | 25 | 1,01 | 60 | 9,61 | 150 | 234 |
| 5 | 0,186 | 30 | 1,47 | 70 | 21,0 | 165 | 315 |
| 10 | 0,293 | 35 | 2,09 | 80 | 35,0 | 200 | 485 |
| 15 | 0,452 | 40 | 2,92 | 90 | 53,0 | 250 | 550 |
| 18 | 0,570 | 45 | 4,02 | 100 | 59,0 | ||
| 20 | 0,680 | 50 | 5,47 | 122 | 120,0 |
Решение. Находим ионное произведение (Kb) для температуры 33°С:
Оценим концентрацию ионов водорода:
Рассчитаем показатель ионов водорода (pH), характеризующий реакцию воды:
Величина рН немного меньше 7, значит реакция пластовой воды слабокислая.
Поскольку константа диссоциации воды зависит от температуры и давления, то эти параметры влияют на величину рН. С возрастанием температуры рН уменьшается и это обстоятельство необходимо учитывать при закачке воды в пласт.
|
|
|
Физические свойства пластовых вод
Физические свойства пластовых вод
Наиболее важными для промысловой практики являются следующие свойства пластовых вод.
Плотность
Плотность пластовых вод сильно зависит от минерализации, т.е. содержания растворённых солей. В среднем плотность пластовой воды изменяется в диапазоне: 1010–1210 кг/м3, однако встречается и исключение - 1450 кг/м3. Пластовые воды месторождений нефтей и газоконденсатов Томской области имеют небольшую плотность: для мезозойских месторождений → 1007–1014 кг/м3; для палеозойских → 1040–1048 кг/м3; сеноманские воды → 1010–1012 кг/м3.
5.2.1. Плотность
Плотность
Плотность пластовых вод сильно зависит от минерализации, т.е. содержания растворённых солей. В среднем плотность пластовой воды изменяется в диапазоне: 1010–1210 кг/м3, однако встречается и исключение - 1450 кг/м3. Пластовые воды месторождений нефтей и газоконденсатов Томской области имеют небольшую плотность: для мезозойских месторождений → 1007–1014 кг/м3; для палеозойских → 1040–1048 кг/м3; сеноманские воды → 1010–1012 кг/м3.
|
|
|
5.2.2. Вязкость
Вязкость
Вязкость воды в пластовых условиях зависит, в основном, от температуры и минерализации. С возрастанием минерализации вязкость возрастает. Наибольшую вязкость имеют хлоркальциевые воды по сравнению с гидрокарбонатными и они приблизительно в 1,5–2 раза больше вязкости чистой воды (рис. 5.1). С возрастанием температуры вязкость уменьшается. От давления вязкость зависит двояко: в области низких температур (0-32о С) с возрастанием давления вязкость уменьшается, а в области температур выше 32о С возрастает.
Рис. 5.1. Зависимость вязкости различного типа вод от температуры (по В.И. Сергеевич и Т.П. Жузе): 1. – вода Каспийского моря при 29,4 Мн/м2; 2,3. – хлоркальциевый тип воды Туймазинского месторождения при 19,6 Мн/м2 и 29,4 Мн/м2; 4. – чистая вода при 29,4 Мн/м2
5.2.3. Сжимаемость
Сжимаемость
Коэффициент сжимаемости пластовой воды характеризует изменение единицы объёма воды при изменении давления на единицу:
. (5.6)
Коэффициент сжимаемости воды изменяется для пластовых условий от 3,7×10-10 до 5,0×10-10 Па-1. При наличии растворённого газа он увеличивается, и приближённо может оцениваться по формуле:
|
|
|
bвг = bв (1+0,05×S), (5.7)
где S – количество газа, растворённого в воде, м3/м3.
5.2.4. Объёмный коэффициент
Объёмный коэффициент
Объёмный коэффициент пластовой воды характеризует отношение удельного объёма воды в пластовых условиях к удельному объёму воды в стандартных условиях:
. (5.8)
Увеличение пластового давления способствует уменьшению объёмного коэффициента, а рост температуры – увеличению. Объёмный коэффициент изменяется в пределах 0,99-1,06.
Рассмотрим пример. Определить объёмный коэффициент пластовой воды, которая содержит 6 % солей. Пластовое давление (Рпл) равно 350 атм, пластовая температура (Тпл) равна 120°С.
Решение. Объёмный коэффициент пластовой воды (bпл) равен объёмному коэффициенту дегазируемой воды (bдег) в пластовых условиях с учетом поправок на содержание газа и минеральных солей. Пользуясь зависимостями, представленными на рисунке 5.3, определим объёмный коэффициент для дегазированной воды (bдег) в пластовых условиях:
bдег = f (Рпл, Тпл.) = 1,042 (м3/м3).
Рис. 5.3 Зависимость объёмного коэффициента пластовой воды от давления и температуры
Объёмный коэффициент воды насыщенной газом (bг) так же находим из рис. 5.3:
|
|
|
bг = f (Рпл, Тпл) = 1,052 (м3/м3).
Влияние растворенного в воде газа оцениваем по формуле 2.37:
aпл = aпр (1 – k М), aпл = 3,8 (1 – 0,033 6) = 3,05 м3/м3,
а величину k – поправочного коэффициента на минерализацию в зависимости от температуры (табл. 2.5) – 0,033;
Объёмный коэффициент пластовой воды равен:
b = bг + (bг – bдег) aпл /aпp = 1,052 + (1,052 – 1,042) 3,05 / 3,8 = 1,05 (м3/м3).
5.2.5. Тепловые свойства
Тепловые свойства
Тепловое расширение воды характеризуется коэффициентом теплового расширения:
. (5.9)
Из формулы 5.9 следует, что коэффициент теплового расширения воды (Е) характеризует изменение единицы объёма воды (∆V) при изменении её температуры (∆T) на 1°С (К). На основании экспериментальных данных известно, что в пластовых условиях величина теплового расширения воды колеблется в пределах (18-90)×10-5 1/°С. С увеличением температуры коэффициент теплового расширения возрастает, с ростом пластового давления – уменьшается.
5.2.6. Электропроводность
Электропроводность
Электропроводность пластовых вод имеет широкое применение. Соли пластовых вод – электролиты. Электролитом называются химические соединения, которые при взаимодействии с растворителем полностью или частично диссоциируют на ионы. Электрические свойства имеют ионную природу, и пластовая вода, содержащая соли проявляет электрические свойства.
Удельная электропроводность (ч) характеризует количество электричества, которое протекает в 1 секунду через 1 см2 поперечного сечения раствора электролита (S) при градиенте электрического поля в 1 в (R) на 1 см длины (L). Удельная электропроводность обратно пропорционально связана с удельным сопротивлением раствора с:
ч = L / (RS), ч =1/с. (5.10)
Удельная электропроводность имеет размерность в системе СИ [ом· м]-1, в системе СГС [ом·см]-1. С увеличением минерализации воды удельная электропроводность ее растет. Удельная электропроводность изменяется в диапазонах: у дистиллированной воды = 10-3-10-4; у речной воды = 10-1–10-2; у пластовой воды = 10-1–1; морской воды = 3–4; воды с 5% содержанием NaCl = 6,6; воды с 20% содержанием NaCl = 20; нефтей = 0,5 · 10-7–0,5 · 10-6; газоконденсатов = 10-10 – 10-16 [ом· м]-1.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 449; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!