Величины ионного произведения воды при различных температурах

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

Наиболее важными для промысловой практики являются следующие свойства пластовых вод.

Плотность

Плотность пластовых вод сильно зависит от минерализации, то есть содержания растворённых в ней солей. В среднем плотность пластовых вод изменяется в диапазоне 1010–1210 кг/м³.

Однако встречаются и исключения, например плотность пластовых вод может достигать величины 1450 кг/м³.

Пластовые воды месторождений нефти Томской области имеют небольшую плотность, они – слабоминерализованы. Величины их изменяется в интервале:

для мезозойских залежей 1007–1014 кг/м³;

для палеозойских 1014–1048 кг/м³;

для сеноманского горизонта 1010–1012 кг/м³.

Вязкость

Вязкость воды в пластовых условиях зависит от температуры и минерализации. С возрастанием минерализации пластовых вод вязкость их возрастает.

Наибольшую вязкость имеют воды хлоркальциевого типа воды. Вязкость их приблизительно в 1,5–2 раза больше вязкости чистой воды (рис. 5.2). С возрастанием температуры вязкость пластовых вод уменьшается. Влияние давления на величину вязкости пластовых вод проявляется двояко.

Рис. 5.2. Зависимости 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

В области низких температур (0–32 ^оС) с возрастанием давления вязкость уменьшается, а в области температур выше 32 ^оС возрастает.

Сжимаемость

Коэффициент сжимаемости пластовой воды характеризует изменение единицы объёма воды при изменении давления на единицу:

. (5.6)

Вода – слабосжимаемая система. Коэффициент сжимаемости воды изменяется для пластовых условий от 3,7×10^–10 Па^–1 до 5,0×10^–10 Па^–1.

При наличии растворённого газа величина коэффициента сжимаемости пластовой воды увеличивается. Коэффициент сжимаемости воды, насыщенной газом (b_вг) можно приближённо оценивать по формуле

b_вг = b_в (1 + 0,05×Г), (5.7)

где b_в – коэффициент сжимаемости чистой воды, Па^–1.

Г – количество газа, растворённого в воде, м³/м³.

5.2.4. Объёмный коэффициент

Объёмный коэффициент пластовой воды характеризует отношение удельного объёма воды в пластовых условиях к удельному объёму воды в стандартных условиях:

b_{вода пл} = V_пл /V_с.у. (5.8)

Увеличение пластового давления способствует уменьшению объёмного коэффициента, а рост температуры – увеличению. Объёмный коэффициент изменяется в пределах 0,99–1,06.

Рассмотрим пример. Пластовое давление (Р_пл) равно 35 МПа, пластовая температура (Т_пл) равна 120 °С.

Определить объёмный коэффициент пластовой воды, которая содержит 6 % солей.

Решение. Объёмный коэффициент пластовой воды (b_пл) равен объёмному коэффициенту дегазируемой воды (b_дег) в пластовых условиях с учетом поправок на содержание газа и минеральных солей.

Пользуясь зависимостями, представленными на рис. 5.3, определим объёмный коэффициент для дегазированной воды (b_дег) в пластовых условиях:

b_дег = f (Р_пл, Т_пл) = 1,042 (м³/м³).

Объёмный коэффициент воды насыщенный газом (b_г), также находим из зависимостей рис. 5.3:

b_г = f (Р_пл, Т_пл) = 1,052 (м³/м³).

Влияние растворенного в воде газа оцениваем по формуле (2.37):

a_пл = a_пр·(1 – k·М), a_пл = 3,8·(1 – 0,033·6) = 3,05 м³/м³.

Величину поправочного коэффициента на минерализацию (k), в зависимости от температуры находим по табл. 2.5. Она равна 0,033.

Рис. 5.3. Зависимость объёмного коэффициента пластовой воды от давления и температуры: 1 – вода, насыщенная растворённым газом; 2 – чистая вода

Объёмный коэффициент пластовой воды равен

b = b_г + (b_г – b_дег)·a_пл/a_пp = 1,052 + (1,052 – 1,042)·3,05/3,8 = 1,05 (м³/м³).

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.

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 пластовых вод имеют ионную природу. Пластовая вода проявляет электрические свойства.

Удельная электропроводность (χ) характеризует количество электричества, которое протекает в 1 с через 1 см² поперечного сечения раствора электролита (S) при градиенте электрического поля (R/L) в 1 в на 1 см длины.

Удельная электропроводность обратно пропорционально связана с удельным сопротивлением раствора (ρ):

χ = L/(RS), χ =1/ρ, (5.10)

где R – сопротивление раствора электролита, Ом;

L – расстояние между электродами, м;

S – поперечное течение сосуда, в котором находится раствор

электролита, м².

Удельная электропроводность измеряется в (Ом·м)^–1, (Ом·см)^–1.

С увеличением минерализации пластовой воды удельная электропроводность её растёт. Удельная электропроводность (Ом·м)^-1 изменяется в диапазонах для:

· дистиллированной воды = 10^–3–10^–4;

· речной воды = 10^–1–10^–2;

· пластовой воды = 10^–1–1; морской воды = 3–4;

· воды с содержанием 5 % NaCl = 6,6;

· воды с содержанием 20 % NaCl = 20;

· нефтей = 0,5·10^–7–0,5·10^–6;

· газоконденсатов = 10^–10–10^–16.

Date: 2016-06-09; view: 1164; Нарушение авторских прав