4.1.4 Показатель концентрации водородных ионов
Содержание водородных ионов в воде определяется показателем концентрации водородных ионов (рН), которое равно отрицательному логарифму концентрации ионов водорода:
,
(4.5)
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. 4.1), рассчитать реакцию пластовой воды при температуре 33 °С.
Таблица 4.1- 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.
4.2 Физические свойства пластовых вод
Наиболее важными для промысловой практики являются следующие свойства пластовых вод.
4.2.1 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.
4.2.2 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 полтора-два раза больше вязкости чистой воды (рис. 4.1). 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 32 о С возрастает.
Рисунок 4.1 – 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/м2и 29,4 Мн/м2; 4 – чистая вода при 29,4 Мн/м2