Физико-химические свойства пластовых вод

Плотностьпластовых вод сильно зависит от минерализации, т. е. содержания растворенных солей. В среднем плотность пластовой воды составляет 1010-1210 кг/м³.

Тепловое расширение воды характеризуется коэффициентом теплового расширения:

(3.29)

Из формулы следует, что коэффициент теплового расширения воды (Е) характеризует изменение единицы объёма воды при изменении её температуры на 1°С. По экспериментальным данным в пластовых условиях он колеблится в пределах (18-90)×10^-5 1/°С. С увеличением температуры коэффициент теплового расширения возрастает, с ростом пластового давления – уменьшается.

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

(3.30)

Коэффициент сжимаемости воды изменяется в пластовых условиях в пределах 3,7×10^-10 – 5,0×10^-10 Па^-1. При наличии растворенного газа он увеличивается, и приближенно может рассматриваться по формуле:

(3.31)

где S – количество газа, растворённого в воде, м³/м³.

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

(3.32)

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

Вязкостьводы в пластовых условиях зависит, в основном, от температуры и минер­ализации. От давления вязкость зависит слабо. Наибольшую вязкость имеют хлорокальцевые воды (в 1,5-2 раза больше чистой воды).

Минерализация воды – содержание растворённых солей в г/л. По степени минерализации пластовые воды делятся на четыре типа:

– ­­­рассолы (Q>50 г/л);

– солёные (10<Q<50 г/л);

– солоноватые (1<Q<10 г/л);

– пресные (Q 1 г/л).

Минерализация пластовой воды растёт с глубиной залегания пластов.

По типу растворённых в воде солей различают хлоркальцевые(хлоркальцево-магниевые) и щелочные(гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-натриевые) пластовые воды. Тип пластовой воды определяется соотношением ионов растворённых солей:

– анионов:

– катионов:

– ионов микроэлементов:

– коллоидных частиц:

– нафтеновых кислот и их солей.

Состав воды определяет её жесткость. Жёсткостью называется суммарное содержание растворённых солей кальция, магния, железа.

Жесткость подразделяется на временную(карбонатную) и постоянную(некарбонатную).

Временная жесткость или карбонатная (Ж_К) обусловлена содержанием в воде гидрокарбонатов двухвалентных металлов (кальция, магния, железа).

Общая жесткость воды определяется как сумма карбонатной и некарбонатной:

(3.33)

Жесткость воды оценивается содержанием в ней солей в миллиграмм-эквивалентах на литр :

(3.34)

где m_vi – концентрация i-го иона в воде (мг/л);

э_i – эквивалент i-го иона.

(3.35)

где M_i – молекулярная масса иона;

n – валентность иона.

(3.36)

Тип проточной воды характеризуется в зависимости от содержания двухвалентных катионов:

– очень мягкая вода – до 1,5 мг-экв./л;

– мягкая вода – 1,5-3,0 мг-экв./л;

– умеренно жесткая вода – 3,0-6,0 мг-экв./л;

– жёсткая вода – более 6 мг-экв./л;

Временную (карбонатную) жёсткость можно устранить термическим методом (длительным кипячением) или химическим методом – добавлением гидроксида кальция Ca(OH)₂.

В обоих случаях выпадает в осадок карбонат кальция CaCO₃.

Постоянную жёсткость устраняют химическим способом с помощью добавления соды или щёлочи.

Содержание водородных ионов в воде определяется параметром pH: где – концентрация ионов водорода. В зависимости от pH различают следующие типы воды:

– нейтральная (pH=7);

– щелочная (pH>7);

– кислая (pH<7).

Вода, находясь в контакте с нефтью, частично в ней растворяется. Коэффициент растворимости нефти в воде зависит от наличия в воде полярных составляющих. Чем легче нефть, тем меньше в ней растворено воды. Нефти парафинового основания содержат мало воды. С ростом в нефти содержания ароматических углеводородов и гетероатомных соединений, растворимость воды в нефти растет.

За счет растворения воды в нефти происходят изменения в зоне водонефтяного контакта. Чёткой границы вода-нефть не существует. За счет растворения воды образуется т. н. “переходная зона”, величина которой зависит от полярности нефти.