1. коллекторские Свойства горных пород

2.3. СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ
По мере эксплуатации нефтяных месторождений скважины постепенно обводняются. Содержание пластовой воды в скважинной продукции растёт и может достигать 95 - 98%. Поэтому важно знать, какое влияние оказывает пластовая вода на процесс добычи нефти и газа.
Состав пластовых вод разнообразен и зависит от природы эксплуатируемого нефтяного пласта, физико-химических свойств нефти и газа.
Различают следующие виды пластовых вод:

• 
   подошвенные (вода, заполняющая поры коллектора под залежью);
  
• 
   краевые (вода, заполняющая поры вокруг залежи);
  
• 
   промежуточные (между пропластками);
  
• 
   остаточные (оставшаяся со времён образования залежи вода).
  

Все эти виды вод представляют собой единую гидродинамическую систему. Пластовая вода часто является агентом, вытесняющим нефть из пласта. Следовательно, её свойства влияют на количество вытесненной нефти.
2.3.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАСТОВЫХ ВОД
Минерализация воды характеризует содержание в ней растворённых солей в г/л. В пластовых водах всегда растворено некоторое количество солей. По степени минерализации пластовые воды делятся на четыре типа:

• 
   рассолы (Q>50 г/л);
  
• 
   солёные (10
• 
   солоноватые (1
• 
   пресные (Q£1 г/л).
  

Минерализация пластовой воды растёт с глубиной залегания пластов.
В пластовой воде содержатся ионы растворённых солей:

• 
   анионы: OH^–; Cl^–; SO₄^2–; CO₃^2–; HCO₃^­–;
  
• 
   катионы: H⁺; K⁺; Na⁺; NH₄⁺; Mg²⁺; Ca²⁺; Fe³⁺;
  
• 
   ионы микроэлементов: I^–; Br^–;
  
• 
   коллоидные частицы SiO₂; Fe₂O₃; Al₂O₃;
  
• 
   нафтеновые кислоты и их соли.
  

Больше всего в воде содержится хлористых солей, до 80-90% от общего содержания солей. В количественном отношении катионы солей пластовых вод располагаются в следующий ряд: Na⁺; Ca²⁺; Mg²⁺; K⁺; Fe³⁺.
Большое значение на растворимость солей и увеличение их концентрации в пластовых водах оказывает температура и парциальное давление СО₂. Максимальная растворимость СаСО₃ в воде наблюдается при 0^оС, с возрастанием температуры она падает. Максимальная растворимость гипса (СаSО₄·2Н₂О) в воде наблюдается при 40^оС. С дальнейшим возрастанием температуры она уменьшается. С увеличением парциальное давление СО₂ растворимость СаСО₃ возрастает. Уменьшение пластового давления усиливает процесс выпадения солей СаСО₃ и др. Изменение термобарической обстановки в пласте даже при небольшой минерализации пластовых вод влияет на растворимость солей и выпадение их.
По типу растворённых в воде солей различают хлоркальциевые (хлоркальциево-магниевые) и гидрокарбонатные (гидрокарбонатно-натриевые, щелочные) пластовые воды. Тип пластовой воды определяется анионом. Гидрокарбонатный тип воды определяется солями угольной кислоты, необходимо наличие карбонат - CO₃^2–, или бикарбонат - HCO₃^­– аниона. Соли всех остальных кислот относятся к хлоркальциевому типу. В основном, это соли соляной кислоты – хлориды (Cl^–).
Соли пластовых вод влияют и определяет её жёсткость. Жёсткостью называется суммарное содержание растворённых солей двухвалентных катионов: кальция, магния и железа.
Жёсткость различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную). Временная жёсткость или карбонатная (Ж_к) обусловлена содержанием в воде карбонатов или гидрокарбонатов двухвалентных металлов: кальция, магния, железа.
Постоянная жёсткость или некарбонатная (Ж_нк) обусловлена наличием в воде сульфатов или хлоридов (или соли других кислот) двухвалентных металлов: кальция, магния, железа.
Общая жёсткость воды определяется как сумма карбонатной и некарбонатной:
Ж_о = Ж_к + Ж_нк (2.31)
Жёсткость воды оценивается содержанием в ней солей в миллиграмм эквивалентах на литр .
Ж_{к ,} Ж_нк оценивают как сумму жесткостей всех i-ых ионов (∑g_i):
Ж_­о = Sg_i (2.32)
Жесткость иона оценивается отношением массы иона к его эквиваленту:
, (2.33)
где m_vi – концентрация i-го иона в воде (мг/л);
э_i – эквивалент i-го иона.
Эквивалент иона оценивается отношением молекулярной массы иона (М_I) к его валентности (n):
, (2.34)
где М_i – молекулярная масса иона;
n – валентность иона.
Природные воды в зависимости от содержания в них двухвалентных катионов кальция, магния, железа подразделяются на следующие типы:

• 
   очень мягкая вода – до 1,5 мг-экв./л;
  
• 
   мягкая вода – 1,5-3,0 мг-экв./л;
  
• 
   умеренно жёсткая вода – 3,0-6,0 мг-экв./л;
  
• 
   жёсткая вода – более 6 мг-экв./л.
  

Жесткость пластовой воды и ее тип по жесткости определяется экспериментально-расчетным путем (см. разд. "Практикум для самостоятельной работы").
Временную (карбонатную) жёсткость можно устранить термическим методом, длительным кипячением или химическим методом – добавлением гидроксида кальция Са(ОН)₂. В обоих случаях выпадает в осадок карбонат кальция СаСО₃.
Постоянную жёсткость устраняют химическим способом с помощью добавления соды или щёлочи.
Содержание водородных ионов в воде определяется показателем концентрации водородных ионов (рН), который равен отрицательному логарифму концентрации ионов водорода:
, (2.35)
где С_н+ – концентрация ионов водорода.
Показатель рН характеризует активную часть ионов водорода, которая образовалась в результате диссоциации молекул воды.
В зависимости от рН воды подразделяются на:

• 
   нейтральные (рН=7);
  
• 
   щелочные (pH>7);
  
• 
   кислые (p<7).
  

Поскольку константа диссоциации воды зависит от температуры и давления, то эти параметры влияют на величину рН (см. раздел "Практикум для самостоятельной работы"). С возрастанием температуры рН уменьшается и это обстоятельство необходимо учитывать при закачке воды в пласт.