4.1.4 Фотоколориметрія нафти

Фізичні властивості нафти і її склад в межах одного і того ж пласта не залишаються постійними. Одним з методів дослідження зміни властивостей нафти по покладу є фотоколориметрія, яка ґрунтується на визначенні ступеня поглинання досліджуваним розчином світлового потоку (інтенсивності його забарвлення) з використанням фотоелементів і гальванометрів.

Колориметричні властивості нафти залежать від вмісту в ній асфальто-смолистих речовин. Разом зі зміною вмісту останніх в нафті змінюються її в’язкість, густина і інші властивості. Тому за зміною колориметричних властивостей нафти можна судити про зміну інших її параметрів.

Якщо світловий потік падає на розчин, то частина потоку поглинається рідиною, а друга частина проходить через нього.

П.Бугером і І.Ламбертом встановлений закон, згідно з яким шари речовини однакової товщини при інших рівних умовах завжди поглинають одну і ту ж частину світлового потоку, що падає на них.

Графічна залежність між інтенсивністю світлового потоку, який пройшов через шари різної товщини, і розмірами цих шарів представляється рівнянням:

Іt = Іо · е -К·l ,

(4.18)

де І_t – інтенсивність світлового потоку після проходження через розчин;

І_о - інтенсивність падаючого світлового потоку;

l – товщина шару;

К – коефіцієнт поглинання.

З поданої формули видно, що інтенсивність світлового потоку, що пройшов через шар розчину, не залежить від абсолютної інтенсивності падаючого світлового потоку.

За законом Бера коефіцієнт К пропорційний концентрації поглинаючої речовини:

К = Ксп · С,

(4.19)

де К_сп - коефіцієнт світлопропускання;

С – концентрація речовини.

З врахуванням наведених формул рівняння основного закону колориметрії – закону Бугера – Ламберта – Бера – записується у такому вигляді:

Іt = Іо · е – Ксп·С·l .

(4.20)

Відношення інтенсивності І_t світлового потоку, що пройшов через досліджуваний розчин, до інтенсивності І_о світлового потоку, що падав на цей розчин, характеризує прозорість (світлопропускання) τ середовища:

τ = Іt / Іо = е – Ксп·С·l .

(4.21)

Величина τ, віднесена до товщини шару в 1 см, називається коефіцієнтом світлопропускання.

Логарифм величини, зворотної до світлопропускання, називається оптичною густиною D.

D = lg 1 / τ = lg Іо / Іt або D = 0,4343 ln Іо / Іt.

(4.22)

Співставляючи наведені залежності, одержимо:

Ксп· С · l = D / 0,4343 або Ксп = D / 0,4343 С · l,

(4.23)

тобто розмірність коефіцієнта світлопропускання см^-1.

Відповідно, за одиницю К_сп приймається коефіцієнт світлопропускання такої речовини, при пропусканні світла через шар в 1 см якої інтенсивність світлового потоку зменшується в 2,718 рази.

Коефіцієнт світлопропускання є параметром, який не залежить від товщини шару розчину, є постійною величиною, яка залежить від довжини хвилі падаючого світла, природи розчиненої речовини і температури розчину.

К_сп нафт швидко зменшується із збільшенням довжини хвилі світла. За даними зміни К_сп у часі вдається одержати дані про процеси, що відбуваються в пластах під час видобування нафти. Наприклад, визначення напрямку та швидкості руху нафти в пласті, оцінка дебіту окремих пластів у свердловинах, що розкрили одним фільтром кілька пластів, визначення пласта, в якому утворилась тріщина під час гідравлічного розриву пласта, контроль за ефективністю дострілу нових пластів,провірка результатів ремонтних ізоляційних робіт і ін.