Химический анализ пластовых вод.

ФОРМЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

ПЛАСТОВЫХ ВОД

Химический анализ природных вод заключается в определении наличия и количества растворенных в ней веществ. По результатам химического анализа оценивают пригодность воды для тех или иных целей. Анализы осуществляют как в стационарных, так и полевых лабораториях с применением различных методик. Различают общий и специальный виды анализов.

Общий анализ – это определение наличия и количества шести главных ионов: Cl^-, SO₄^2-, HCO₃^-, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺. Общий анализ, в котором указывается значение плотности и рН воды, называют стандартным.

Специальные анализы более обширны и включают дополнительные исследования, например, для нефтегазопоисковых целей также определяют наличие специфических видов бактерий.

При санитарном анализе определяют отсутствие вредных бактерий, устанавливают значение солености, жесткости, окисляемости и содержание ионов NH₄⁺, NO₂^-, NO₃^-. Данный анализ проводят для оценки питьевых свойств воды.

При бальнеологическом анализе дополнительно определяют наличие в воде различных компонентов, характеризующих ее лечебные свойства.

Технический анализ проводят для оценки пригодности воды для ее использования в парокотельных установках, при закачке в нефтяные пласты.

Результаты общего анализа природных и пластовых вод могут быть представлены в разных формах. Различают ионную, эквивалентную и процент-эквивалентную формы.

Ионная форма (С). Принимают, что растворенные в воде соли полностью диссоциируют на ионы. В результате находят количество (массу) каждого из ионов выражают в миллиграммах в одном литре, килограмме или 100 г воды.

Для пресных вод отнесение содержания ионов к единицам массы или объема не имеет значения, для рассолов эти отношения существенно расходятся. При переходе от состава воды, отнесенного к единице объема, к составу, отнесенному к единице массы, содержание отдельных ионов необходимо разделить, а в обратном случае – умножить на ее плотность.

Ионная форма приводится обязательно при всех гидрохимических исследованиях.

Ионная форма не охватывает растворенные газы и некоторые вещества, содержащиеся в виде коллоидных частиц.

Результаты определения солевого состава воды пересчитывают в эквивалентную форму.

Чтобы выразить эквивалентное содержание иона в водном растворе (пластовой воде), необходимо массовую концентрацию (ионная форма) разделить на его эквивалент:

где r (ион) – эквивалентная концентрация иона, г-экв/м³, мг-экв/л;

С(ион) – концентрация иона в пластовой воде, г/м³, мг/л;

Э_и(ион) – эквивалент иона.

Эквивалентом иона называется эквивалентное (равное по заряду) количество молей тех же ионов, но таких, как если бы каждый из них имел единичный заряд, то есть суммарный заряд эквивалентного количества ионов равен фактическому заряду этих ионов, содержащихся в воде:

где М_и(ион) – относительная молекулярная масса иона;

е – количество зарядов иона.

Значения эквивалентов ионов представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Эквиваленты ионов пластовых вод нефтяных месторождений

Эквиваленты катионов
Na⁺	K⁺	Mg²⁺	Ca²⁺	NH₄⁺	H⁺	Fe²⁺	Fe³⁺
						18,6
Эквиваленты анионов
Cl^-	SO₄^2-	HCO₃^-	Br^-	I^-	HS^-	CO₂^2-	Нафтен-ионы
35,5							150–200

По принципу электронейтральности растворов сумма катионов, выраженная в эквивалентной форме, равна сумме анионов, выраженной в эквивалентной форме. Используя это равенство, определяют содержание ионов Na⁺:

r(Na⁺) = (r(Cl^-) + r(HCO₃^-) + r(SO₄^2-)) – (r(Ca²⁺) + r(Mg²⁺)

Для определения содержания иона Na⁺ и K⁺ в ионной форме полученную величину умножают на эмпирический коэффициент: 25 – для пресных вод, 24 – для минерализованных.

Процент–эквивалентная форма может быть получена из эквивалентной формы, которая показывает относительную долю, занимаемую разными ионами во всей массе, содержащейся в воде.

Сумму всех ионов, взятых в эквивалентной форме, принимают за 100 %:

Σ r(анионы) + Σ r(катионы) = 100 %-эвк.

Затем вычисляют процент содержания каждого иона – содержание иона в процент-эквивалентной форме.

Пример изображения результатов химического анализа воды представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Солевой состав пластовой воды

Содержание ионов в 1 л воды	Формы изображения солевого состава (концентрация ионов)
мг	мг-экв	%-экв
Cl^- SO₄^2- HCO₃^- Ca²⁺ Mg²⁺ Na⁺	38065,8 83,9 482,0 1667,7 249,7 -	1073,48 1,74 7,90 82,23 20,53 979,36	49,56 0,08 0,36 3,83 0,95 45,22

К числу форм наглядного изображения состава вод принадлежит формула Курлова – псевдодробь, в числителе указывают содержание главных анионов в процент-эквивалентной форме, в знаменателе – содержание катионов, величины записывают в виде индексов. Содержание ионов располагают в порядке убывания значения процент-эквивалентов. Те ионы, содержание которых менее 1 %-экв не указывают. Перед дробью указывают важнейшие газообразные компоненты и величину общей минерализации воды (г/л), после дроби – температуру воды.

Формула Курлова для солевого состава воды, приведенного в таблице 3 (данные по газам и температуре добавлены):