СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до 01.06.2025

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Исследовательский проект "Анализ возможности использования попутных вод для увеличения нефтеотдачи пласта"

Категория: Химия

Нажмите, чтобы узнать подробности

В работе представлены результаты гидрохимического исследования пластовых вод. В ходе исследований проводились следующие наблюдения, измерения и подсчеты:

Проанализированы нормативные документы на качество вод различного назначения, на правила пробоотбора и использования посуды для отбора проб.

В качестве методов выбраны методы титриметрического, гравиметрического, спектрофотометрического анализов.

Высокие концентрации гидрокарбонатов, сульфатов, ионов кальция и их колебания служат критерием высокой минерализации пластовых вод.

Анализ проб пластовых вод показал возможность применения пластовой воды для увеличения нефтеотдачи пласта.

Показать полностью

Просмотр содержимого документа
«Исследовательский проект "Анализ возможности использования попутных вод для увеличения нефтеотдачи пласта"»

Окружной конкурс научных работ «Взлет»


Секция «Химия»





Анализ возможности использования попутных вод для увеличения нефтеотдачи пласта





Выполнила:

Аскерова Милена,

Ученица 11 класса

ГБОУ Дмитриевская СОШ






Научный руководитель: Абдуразакова В.П. учитель химии

ГБОУ Дмитриевская СОШ




Научный консультант: Чичева Д.С.,

магистрант кафедры

"ТОиНХС" СамГТУ








Самара 2024

Аннотация

В работе представлены результаты гидрохимического исследования пластовых вод. В ходе исследований проводились следующие наблюдения, измерения и подсчеты:

Проанализированы нормативные документы на качество вод различного назначения, на правила пробоотбора и использования посуды для отбора проб.

В качестве методов выбраны методы титриметрического, гравиметрического, спектрофотометрического анализов.

Высокие концентрации гидрокарбонатов, сульфатов, ионов кальция и их колебания служат критерием высокой минерализации пластовых вод.

Анализ проб пластовых вод показал возможность применения пластовой воды для увеличения нефтеотдачи пласта.

Список ключевых слов: пластовые воды, методы извлечения нефти, анализ попутных вод, экологические проблемы, шестикомпонентный анализ воды.

Актуальность исследования:

Данная работа направлена на проведение качественного и количественного состава пластовых вод, добываемых попутно с нефтью, чтобы дать оценку - насколько возможно использование этих вод с целью увеличения нефтеотдачи пласта.

Цель работы: качественный и количественный анализ пластовых вод

Для достижения заданной цели необходимо выполнить следующие задачи:

  1. Выполнить обзор научно-технической литературы по тематике исследования.

2. Определение гидрохимического состава воды производили с применением фотометра КФК-3, рН-метра, аналитических весов, установок для титрования и выпаривания.

3. Провести сравнительный анализ ионного состава проб и оценить их свойства.

4. Обосновать влияние химического состава пластовых вод на эксплуатацию месторождения и дать оценку возможности их использования для увеличения нефтеотдачи пласта

Выводы. 1.Определяемыми компонентами пластовой воды являются: катионы кальция, анионы гидрокарбоната, сульфат-анионы, плотность воды при температуре 20°С, общая жесткость и минерализация.

2. Содержание гидрокарбонатов, сульфатов, кальция и общая минерализация в несколько раз превышает допустимые нормы.

3. Пробы определяемых пластовых вод, для закачки их в пласт предусматривают следующую обработку воды: декарбонизацию; ингибирование.

Оглавление

Введение 5

1. Литературный обзор 7

1.1. Современные методы анализа природных, питьевых и сточных вод. 7

1.2. Классификация пластовых вод 8

1.3. Характеристики и состав пластовой воды 9

1.4. Содержание ионов железа в воде 10

1.5. Содержание сульфат-ионов в воде 10

1.6. Содержание гидрокарбонат-ионов в воде 11

1.7. Содержание ионов кальция и магния в воде 12

1.8. Содержание хлорид-ионов в воде 12

2. Материалы и методы 14

2.1. Методика проведения шестикомпонентного анализа пластовой воды 14

2.2. Пробоотбор и пробоподготовка 14

3. Экспериментальная часть 15

3.1. Общая минерализация 15

3.2. Плотность воды 15

3.3. Определение гидрокарбонатов. 16

3.4. Определение ионов кальция 17

3.5 Определение жесткости.. 18

3.6. Определение сульфатов 18

3.7. Идентификация солеотложений. 20

4. Выводы по работе 21

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 22

ПРИЛОЖЕНИЯ. 24



Введение

Экология и рациональное природопользование – одно из восьми приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Самарской области, а мониторинг окружающей среды отнесён к перечню критических технологий в Самарской области [7],

Актуальность исследования: В современном мире потребление нефтепродуктов растёт из года в год. Для нефтедобывающих стран экспорт своей продукции является основой внешней экономики. Эффективность извлечения нефти из нефтеносных пластов промышленно освоенными методами для всех нефтедобывающих стран является неудовлетворительной. В среднем конечная нефтеотдача пластов в различных странах колеблется от 25–30 %. Поэтому разработка и использование инновационных методов повышения нефтеотдачи пластов –важная необходимость в увеличении добычи нефти. Повышение нефтеотдачи пластов определяется Министерством топлива и энергетики Российской Федерации как одно из основных стратегических направлений научно- технического прогресса в нефтедобывающей отрасли. На этой основе активно развиваются исследования, направленные на выбор наиболее эффективных технологий разработки месторождения. [16]. Важным фактором в успешной разработке месторождения и контроля за ее осуществлением являются гидрогеохимические исследования состава пластовых вод.

В процессах добычи, подготовки и транспорта нефти образуется значительное количество пластовых вод (ПВ), представляющих собой экологически агрессивные образования. Согласно Закону РФ «О недрах» от 21.02.1992 N 2395-1, комплексный подход к использованию ПВ с учетом обеспечения экологической безопасности следует рассматривать в аспекте приоритетов развития и создания критических технологий XXI века [15,17]

Разработка путей использования ПВ в нефтяной промышленности, а также дополнительного извлечения минерального сырья из ПВ является актуальной проблемой. Однако, пластовые воды, добываемые из различных точек откачки, подвергаются добавлению различных химических веществ: нейтрализаторов сероводорода, ингибиторов коррозии и солеотложения. На производстве при смешении таких потоков воды в едином коллекторе происходит образование осадков химической природы, что вызывает выход из строя технологического оборудования. Поэтому анализ пластовой воды с целью выявления возможных путей образования химических продуктов является задачей практически значимой.

Цель работы заключается в проведении качественного и количественного анализа пластовых вод для прогнозирования состава образующегося осадка, оседающего на стенках оборудования.

Для достижения заданной цели необходимо выполнить следующие задачи:

  1. Выполнить обзор научно-технической литературы по тематике исследования.

2. Провести шестикомпонентный анализ воды с целью определения ее состава с применением фотометра КФК-3, рН метра, аналитических весов, установок для титрования и выпаривания.

3. Провести сравнительный анализ ионного состава проб и оценить их свойства

4. Обосновать влияние химического состава пластовых вод на эксплуатацию месторождения и дать оценку возможности их использования для увеличения нефтеотдачи пласта

Гипотеза исследования: добываемые пластовые воды из различных источников при смешении в общем коллекторе слива вод образуют осадки химической природы, затрудняющие работу технологического оборудования.

Предмет исследования: химический состав пластовых вод.

Объект исследования: пластовые воды.

Место проведения: Исследования проводились на базе ФГБОУ ВО СамГТУ в учебной лаборатории кафедры "ТОиНХС". В работе применяли общепринятые методы анализа пластовых вод [3]. При выполнении исследований соблюдались требования техники безопасности при работе с химическими реактивами, требования электробезопасности, а также требования, изложенные в технической документации по эксплуатации прибора «Спектрофотометр»

Практическая значимость: Результаты исследования позволили решить проблему образования осадков при объединении водных потоков в единый коллектор воды.

Значимость и новизна исследований. С использованием аналитических методов впервые был выполнен анализ 6 проб пластовых вод, установлены в пробах воды содержание катионов и анионов, обосновано применение пластовых вод в нефтедобыче.

1. Литературный обзор

1.1. Современные методы анализа природных, питьевых и сточных вод.

Природные воды включают в себя воды пресные (поверхностные, подземные, грунтовые и пр.) и морские. Питьевые воды являются производными от природных (речных или подземных) как результат предварительной очистки и обеззараживания. Сточные воды представляют собой загрязненные в результате хозяйственной деятельности человека природные воды.

Аналитическая процедура определения содержаний элементов в водах различного состава включает несколько стадий: пробоотбор, пробоподготовку – инструментальный анализ.

1.1.1 Отбор проб воды.

Отбор пробы воды следует рассматривать как стадию, в значительной степени определяющую правильность последующего анализа, причём ошибки, допущенные в процессе пробоотбора, в дальнейшем не могут быть исправлены даже самым квалифицированным аналитиком. Место и условия отбора пробы воды в каждом случае определяют конкретными задачами исследований, однако основные правила отбора проб носят общий характер [1,3]:

- проба воды, взятая для анализа, должна отражать условия и место отбора;

- отбор пробы, её хранение и транспортировка;

- объём пробы должен быть достаточным для проведения аналитической процедуры в соответствии с методикой.

Отбор проб воды может быть разовым и серийным. Разовый отбор обычно применяют для получения первоначальной информации о качестве анализируемой воды. Принимая во внимание изменяющийся во времени и пространстве состав анализируемых вод, более оправдан серийный отбор, который проводят либо с разных глубин источника, либо в различные моменты времени. При таком отборе можно судить об изменении качества воды во времени или в зависимости от ее расхода.

Для отбора и хранения проб используют бутыли различного типа. При выборе материала сосуда для отбора и хранения проб воды следует учитывать особенности определяемых компонентов. Нередко для отбора проб применяют специальные устройства, приспособления и насадки, важно исключить возможность изменения состава пробы в процессе отбора и хранения за счет сорбции на стенках, контакта с воздухом, загрязнения веществами из материала сосуда. Для указанных целей широко применяют посуду из стекла, полиэтилена, тефлона [1,3,8].

1.1.2 Инструментальные методы определения элементного состава вод.

Для целей элементного анализа вод пригоден весь арсенал аналитической техники, используемый в современной практике. Известные методы анализа вод делятся на 4 класса и ряд подклассов [1].

Целесообразность применения того или иного метода зависит от задачи, стоящей перед исследователем. Например, для определения макрокомпонентов в водах различного состава пригодны классические методы анализа, однако предпочтение отдают более экспрессным методам: ионометрии, ионной хроматографии, электрофорезу, пламенному атомно-абсорбционному анализу. Для определения микроэлементов приемлемы прямые методы, однако чаще всего приходиться использовать сочетание инструментальной техники с различными приемами разделения и концентрирования, чтобы обеспечить необходимую чувствительность анализа.

1.2. Классификация пластовых вод

Определение состава пластовых вод и является важнейшей задачей гидрогеологии. При этом установление гидрохимического фона является основой гидрохимического контроля за разработкой месторождения [4]. Состав и свойства пластовых вод имеют большое значение для разработки залежей нефти и газа и их добычи, так как от них зависит течение многих процессов в пласте. Знание свойств и состава позволяют намечать более эффективные мероприятия по контролю и регулированию разработки и эксплуатации скважин.

Пластовые воды классифицируют по следующим показателям:

-месту залегания;

-химическому составу;

-содержанию солей и концентрации.

1.2.1 Классификация по месту залегания

Подземные воды разделяют на ненапорные, пластовые напорные и технические. Ненапорные – это грунтовые воды, обычно слабоминерализованные или пресные, которые залегают выше первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на водоупорном слое. Пластовые напорные воды бывают:

-краевые, располагаются по внешнему и внутреннему краю продуктивного пласта;

-подошвенные, залегают в плоскости под залежью нефти;

-промежуточные, расположены внутри нефтеносного пласта;

-верхние и нижние, находятся над и под нефтеносным пластом и не взаимодействуют с ним;

-тектонические, движутся из области высокого давления в низкое по трещинам земной коры[5].

1.2.2 Классификация по химическому составу

В зависимости от места залегания, пластовые воды характеризуются неоднородным химическим составом. Среди химических элементов, которыми насыщены воды месторождений, преобладают натрий, калий, магний, кальций, железо, алюминий, хлор, сера, азот, бром, йод, кислород, углерод, водород. Эти элементы присутствуют в водах в виде солей:

хлоридов натрия, калия, магния, кальция; сульфатов кальция, магния, натрия; карбонатов натрия, калия, кальция, магния; гидрокарбонатов натрия, калия; сульфидов железа и кальция. Также в пластовых водах содержатся растворенные газы: азот, углекислый газ и сероводород [9,19].

1.2.3 Классификация по солевому составу и минерализации

Пластовые воды характеризуются большой концентрацией солей. По степени минерализации воды месторождений делятся на пять групп:

-хлоридно-натриевые, концентрация 100 г/л.

-хлоридно-кальциевые, концентрация 100 г/л.

-хлоридно-натриевые, концентрация 100-50 г/л.

-хлоридно-натриевые, концентрация 50-10 г/л.

-хлоридно-натриевые, концентрация 10-1 г/л.

1.3. Характеристики и состав пластовой воды

К базовым характеристикам пластовых вод, по которым следует ориентироваться при их дальнейшей обработке, является общая минерализация воды, содержание основных ионов и прочие показатели (табл.1). Минерализация и химический состав воды в большой степени влияет на ее физические свойства [4,19].

Таблица 1

Состав пластовых вод

Характеристика

Показатели

Плотность воды при 20 °С

1,121 г/см³

рН

5,7

Минерализация

172,3 г/дм³

HCO₃⁻

73,33 мг/дм³

Cl⁻

105506,12 мг/дм³

SO₄²⁻

267,58 мг/дм³

Са²⁺

11664,78 мг/дм³

Mg²⁺

3145,8 мг/дм³

Na⁺ + K⁺

51413 мг/дм³

Fе общ.

1,30 мг/дм³

Высокая степень минерализации придает водам способность к вымыванию, что делает их особенно эффективными для закачивания обратно в пласт. С другой стороны, высоко минерализованная вода вызывает осадок солей в призабойной зоне пласта, чем снижает его проницаемость.

Подземные воды могут иметь различный состав. Они являются полиингредиентным полютантом, обладающим высокой геохимической активностью и токсичностью. В их составе присутствуют нефтяные углеводороды, разнообразные соли и механические примеси, которые, поглощаясь почвой и, поступая в грунтовые воды, резко изменяют их химические и физико-химические свойства – солевой состав, щелочность, реакцию почвенных суспензий, почвенно-поглощающий комплекс, нарушают водно-воздушный режим и углеродно-азотный баланс.

1.4. Содержание ионов железа в воде

В пластовых природных водах может присутствовать двухвалентное (закисное) или трехвалентное (окисное) железо. Наиболее часто в воде подземных источников железо встречается в виде бикарбоната закиси железа Fe(HCO3)2,то есть двууглекислого железа. Из подземных вод двухвалентное железо может быть устранено при помощи аэрации воды. Надо отметить, что двууглекислое железо в воде частично гидролизуется, теряя углекислоту.

Гидрат закиси железа Fe(OH)2, соединяясь с кислородом, превращается в коллоидную гидроокись железа Fe(OH)3, которая при коагулировании переходит в окись железа Fe2O3·3H2O, выпадающую в виде бурых хлопьев. Поэтому после аэрации нужно пропускать воду через контактные резервуары и фильтры.

Чистая, прозрачная вода, изливающаяся из скважины, постояв некоторое время на воздухе, на глазах начинает мутнеть, приобретая характерную рыжевато-бурую окраску. Это происходит потому, что соединения двухвалентного железа, вступив в контакт с кислородом воздуха, окисляются и переходят в нерастворимую форму трехвалентного железа - осадок, называемый ржавчиной.

Содержание железа в воде выше 1-2 мг/дм3 значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной для использования даже в технических целях. ПДК железа составляет 0,3 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности-органолептический) [4,5].

.

1.5. Содержание сульфат-ионов в воде

Сульфаты в воде – это анионы (заряженные отрицательно ионы SO42-) солей серной кислоты H2SO4. Это минералы, практически повсеместно присутствующие в питьевой воде из-за способности растворяться и вступать во взаимосвязи с её молекулами. Это бесцветные кристаллические вещества, которые всегда есть в слабоминерализованных водах. При соединении сульфатных солей с иными веществами водный раствор может менять окраску.

Зачастую в воде присутствуют сульфаты наиболее активных двухвалентных оснований бария Ba2+, кальция Ca2+, стронция Sr2+. Часто встречаются соединения магния MgSO4, калия K2SO4, натрия Na2SO4. Они образуются вблизи земной поверхности при повышенной концентрации кислорода, поэтому всегда присутствуют в поверхностных водах, проникают глубоко в грунт, испаряются и накапливаются во всех видах атмосферных осадков. Достаточно часто в воде одновременно присутствуют и хлориды, и сульфаты.

Сульфатные ионы неустойчивы - в природной среде сера постоянно совершает сложный круговорот, в который включены средние (Mе2SO4) и кислые (MеHSO4) сульфаты, содержащиеся в природных водах. При увеличении степени минерализации ионы образуют устойчивые соединения: BaSO4, CaSO4. При недостатке кислорода сульфатные соли под действием бактерий превращаются в сульфиды. При появлении кислорода вновь окисляются и переходят в сульфаты. Это процесс можно наблюдать в редко используемых водопроводных сетях, где застаивается и заиливается вода.

Допустимое количество сульфатов в воде должно находиться в пределах 100-150 мг/литр и не должно превышать 500 мг/л. Для жидкостей хозяйственно-технического значения допустимый предел тоже составляет 500 мг/дм3. Требования ЕС намного жестче: ПДК не выше 250 мг/дм3.

При нормировании параметров руководствуются ГОСТ на определение сульфатов в воде. Показатели определяют раздельно для каждого элемента: для сульфата магния - 400-600 мг/л, для солей кальция - 350-800 мг/дм3.

1.6. Содержание гидрокарбонат-ионов в воде

Присутствие гидрокарбонатов в воде связано с естественными процессами. Основной источник гидрокарбонатов в воде происходит из атмосферного углекислого газа. Когда СО2 растворяется в воде, образуется угольная кислота, которая взаимодействует с минералами, такими как известняк, приводя к образованию гидрокарбонат-ионов.

Помимо этого, присутствие известняковых пород в окружающей среде играет значительную роль в определении уровня гидрокарбонатов в воде. Эти породы вступают в реакцию с угольной кислотой, увеличивая содержание гидрокарбонатов.

Также, дыхание водных организмов также способствует увеличению уровня гидрокарбонатов в воде. В процессе дыхания они выделяют углекислый газ, который, растворяясь, участвует в химических реакциях, способствующих образованию гидрокарбонатов, особенно в закрытых водоемах с высокой плотностью живых организмов

Эти процессы способствуют образованию гидрокарбонатов, которые, попадая в воду, уменьшают её кислотность и способствуют повышению щелочности.

Гидрокарбонаты в природной воде– это, как правило, соли кальция и магния. При нагреве и кипячении растворенные гидрокарбонаты элементов жесткости переходят в нерастворимые карбонаты, и вода становится мягче. Иногда гидрокарбонаты в воде повышают, используя специально разработанные для этого минеральные добавки на основе бикарбонатов натрия и калия. Кроме повышения щелочности питьевой воды и коррекции рН, эти добавки улучшают её вкус.

Пластовые сточные воды часто содержат гидрокарбонаты НСО₃ и и соли железа в виде Fe(HCO₃)₂. При контакте с кислородом воздуха образуется гидрат окиси железа, выпадающий в осадок и углекислый газ, имеющий коррозионную активность:

4Fe(HCO₃)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃+8CO₂

Поэтому воды, нагнетаемые в пласт, не должны содержать химические вещества, которые в результате химических реакций могут образовывать твердые взвеси. [4,8].


1.7. Содержание ионов кальция и магния в воде

Кальция и магний попадают в водоносные слои вполне естественным образом. Особенно велико их содержание становится при прохождении жидкости через залежи известняка и гипса. Важно отметить, что при рассмотрении вопроса жесткости воды именно кальций и магний принимаются во внимание в первую очередь из-за их широкого распространения.

С научной точки зрения различают два типа жесткой воды. Первый - временный - обусловлен содержанием в жидкости гидрокарбонатов этих металлов. Поэтому он нередко называется карбонатным. Второй тип жесткости - постоянный или некарбонатный. Он является следствием повышенного содержания в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния.

Независимо от типа жесткости, содержание в воде магния, кальция и их солей оборачивается несколькими негативными последствиями. Первое и наиболее явное из них - это образование налета на стенах оборудования. бойлера, чайника или кипятильника, а также налет на сантехнике[4].

1.8. Содержание хлорид-ионов в воде

Хлориды в воде – это соли, полученные при взаимодействии соляной кислоты и катионов металла, имеющие высокую растворимость в воде. Самые распространенные хлориды - кальциевые, магниевые и натриевые. Происхождение хлоридов в воде обусловлено природными источниками. Данные соединения есть практически в каждом природном источнике воды - реках, озерах, скважинах, ручьях, колодцах.

Содержание хлоридов в озерах и реках колеблется от доли грамма до нескольких граммов на литр, в морях количество хлорид-ионов составляют 87% от массы всех анионов, поэтому уровень их концентрации в морях и подземных водах позволяет отнести их к перенасыщенным растворам и рассолам.

Появлению их в воде они обязаны грунтовым и артезианским водам, которые вымывают соединения их пластов земли, которые в свою очередь образовались в результате извержения вулканов. В состав магматических пород входят следующие минералы: содалит, хлорапатит, галит и другие.

Избыток в воде солей хлоридов геологического происхождения в поверхностях водах явление достаточно редкое, поэтому присутствие хлоридов на уровне выше нормального является показателем бытового и промышленного загрязнения воды. Значительное количество хлоридов в воде, обусловленное природными явлениями, бывает в случаях: засоления почвы в результате подъема высокоминерализованных подземных вод; постоянного притока вод с последующим испарением жидкости.

Из всех известных анионов хлориды обладают самой высокой способностью к миграции, которая объясняется высокой растворимостью, слабо выраженной способностью к сорбции и потреблению живыми организмами.

На промышленные и бытовые коммуникации влияние хлоридов в воде оказывается в виде:

  1. Коррозии и появлении темных пятен на поверхностях труб и нержавеющих стальных раковинах и агрегатах;

  2. Из-за образующегося осадка снижается теплоотдача батарей и увеличивается расход энергии на подогрев воды;

  3. Точечной коррозии труб и котлов отопления, приводя к разрушению стенок;

  4. Уменьшения межремонтных периодов, вызванных аварийными ситуациями.

Подводя итог проведенному литературному обзору, можно сделать вывод о значимости химического анализа пластовой воды для решения промышленных технологических задач. Очень важной задачей, решаемой на основе использования химических показателей попутных вод, — оценка процессов солеотложения, которые проявляются при смешении пластовых и нагнетаемых вод, имеющих разный состав. Таким образом, если химический состав нагнетаемой и пластовой воды будет одинаковым, реакции между компонентами растворов с образованием осадков и солеотложения не происходит.

2. Материалы и методы

В данной работе были использованы следующие методы определения катионов и анионов в пробах пластовых вод: гравиметрический метод; титриметрический метод; турбидиметрический (фотометрический) метод;

При выполнении измерений массовой концентрации ионов соблюдались требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76, требованиями электробезопасности по ГОСТ Р 12.1.019-2009, а также требования, изложенные в технической документации на фотометр КФК-3. Определение состава воды производили с применением оборудования и материалов: рН-метра, центрифуги, фотометра фотоэлектрического КФК-3, аналитических весов, установок для титрования и выпаривания.

2.1. Методика проведения шестикомпонентного анализа пластовой воды

Для анализа были взяты шесть образцов проб пластовой воды различного состава. При количественном анализе пластовой воды были определены следующие показатели, представленные в таблице 2.

Таблица 2

Показатели анализа пластовой воды и нормативные документы (НД), на основании которых выполнен анализ

№ п/п

Определяемый показатель

Единица измерения

НД на метод испытаний

1

2

3

4

1

Плотность при 20 °С

г/см³

ПНД Ф 14.1:2.95-97

2

Водородный показатель

ед. рН

ПНДФ 14.1:2:3:4.121-97

3

Жесткость общая

ºЖ

ПНД Ф 14.1:2.98-97

4

Гидрокарбонат-ион

мг/дм³

ПНД Ф 14.2.99-97

5

Карбонат-ион

мг/дм³

6

Хлорид-ион

мг/дм³

ПНД Ф 14.1:2.96-97

7

Сульфат-ион

мг/дм³

ПНД Ф 14.1:2.159-2000

8

Смесь ионов калия и натрия

г/дм³

Расчетный метод*

9

Магний

мг/дм³

ГОСТ 26449.1-85

10

Железо общее

мг/дм³

ПНД Ф 14.1:2:4.50-96

11

Кальций

мг/дм³

ПНД Ф 14.1:2.95-97

12

Общая минерализация

г/дм³

ПНД Ф 14.1:2:4.261-10

*- расчетный метод основан на разнице между общей минерализацией и суммой всех ионов.

2.2. Пробоотбор и пробоподготовка

Перед отбором пробы предварительно вымытую посуду промывали дистиллированной водой и несколько раз ополаскивали отбираемой водой. Рекомендации по отбору проб пластовых вод обобщены в документах, разработанных Международным техническим комитетом ИСО/ТК 147 "Качество воды". Отбор проб пластовой воды для гидрохимических исследований производили по ГОСТР 59539—2021[8].

3. Экспериментальная часть

3.1. Определение общей минерализации

Гравиметрический метод определения сухого остатка (минерализации) включал: подготовку фарфоровых чашек к работе, отбор аликвоты пробы и ее фильтрование, выпаривание пробы воды на водяной бане, взвешивание и расчет массовых концентраций сухих остатков по формуле:

Хс = (M1-M2)/Vпробы 106,

где Хс – массовое содеражание всех ионов в пластовой воде, мг/дм3; М1- масса чашки с высушенным остатком, г; М2 — масса пустой чашки, г; V - аликвотная часть пробы воды, равная 25 мл; 106 — коэффициент пересчета единиц измерения г/см3 в мг/дм3.

Методика и расчеты массовых концентраций сухого остатка в пробах пластовых вод представлены в Приложении 1[10].

Результаты химического анализа вод на общую минерализацию представлены в табл.3, из которой видно, что все воды являются высокоминерализованными, кроме воды пробы под номером 3.

Таблица 3

Результаты исследования пластовых вод на общую минерализацию, г/л

№ пробы

Общее содержание ионов, г/л

±Δ, мг/дм3

1

285,428

25,689

2

276,584

24,893

3

1,908

0,324

4

289,972

26,097

5

361,416

32,527

6

332,800

29,959

Вывод. Согласно данным таблицы 3, минерализация пластовых вод изменяется от 1,908 до 361, 416 г/л. Наибольшее их количество отмечается пробе воды №5, а наименьшее в пробе №3. Пластовые воды 5-ти проб (кроме третьей пробы) по величине минерализации (по В.И.Вернадскому) относятся к классу -рассолы, так как их минерализация выше 50 г/л. Проба №3 относится к классу –солоноватые или слабоминерализированные (от 1 до 10 г/л). Воды имеют минерализацию 258,018 г/л и относятся хлоридно-натриевому типу.



3.2. Определение плотности пластовой воды

Плотность пластовых вод возрастает с увеличением концентрации солей, и в связи с широким изменением минерализации плотность вод может быть различной. У исследуемых вод измерялась плотность по формуле:

ρ = m/V,

где ρ – плотность пластовой воды, г/см3, m – масса пластовой воды,г; V – объем пластовой воды, равный 25 мл. Результаты определения плотности представлены в таблице 3.

Таблица 3

№ пробы

Масса воды, г

Объем воды, мл

Плотность, г/см3

Минерализация, г/л

1

29,4267

25

1,1771

285,428

2

29,3856

25

1,1704

276,584

3

24,8013

25

0,9921

1,908

4

29,3310

25

1,1732

289,972

5

29,6449

25

1,1858

361,416

6

29,6483

25

1,1859

332,800

Результаты исследования пластовых вод на плотность

Вывод. С повышением минерализации вод плотность пластовых вод возрастает. Согласно данным табл. 3, высокая общая минерализация пластовых вод отражается в больших значениях их плотности.

3.3. Определение гидрокарбонат-ионов в пластовой воде

Содержание гидрокарбонатов определялось титриметрически. В колбу с пробой воды(100мл) добавляли несколько капель смешанного индикатора и титровали раствором соляной кислоты до розовой окраски. Методика определения массовой концентрации гидрокарбонатов и средние значения объемов растворов соляной кислоты, пошедшие на титрование проб пластовых вод приведены в Приложении 2[11]. Расчет содержания гидрокарбонатов производили по формуле:

XHCO3-= (1,1·61,02·VHCl·СHCl·1000)/Vпр, г/л,

где XHCO3 содержание гидрокарбонатов в воде, г/л; VHCl-объем раствора соляной кислоты, пошедшей на титрование, мл; СHCl - концентрация соляной кислоты (0,05 М);

Vпр-объем анализируемой пробы, равный 100 мл; 61,02 – молярная масса эквивалента HCO3-.

Результаты определения гидрокарбонат-ионов представлены в таблице 4.

Таблица 4

Результаты исследования пластовых вод на содержание гидрокарбонатов

№ пробы

VHCl,мл

Vпр, мл

XHCO3-, г/л

±Δ, мг/дм3

1

4,3

100

0,144

21,65

2

0,9

100

0,030

6,04

3

14,7

100

0,493

74,00

4

0,01

100

0,336

50,34

5

0,9

100

0,030

6,04

6

0,2

100

0,007

0

Вывод. Как видно из данных таблицы 4, содержание гидрокарбонатов исследуемых вод изменяется в широком диапазоне – от 0,007 до 0,493 г/л . Наибольшее их количество отмечается в пробе №3, а наименьшее в пробе №6. Высокое содержание гидрокарбонатов приводит к избыточному содержанию СО2 и к коррозии оборудования.

3.4. Определение ионов кальция в пластовой воде

Содержание ионов кальция определяли методом титрования. Для этого отбиралась проба 5мл раствора, переносилась в коническую колбу для титрования. В нее добавлялось 2 мл 8% раствора NaОН, индикатор мурексид. Полученный раствор титровался 0,01 н раствором трилона Б до перехода окраски из розовой в фиолетовую. Методика определения массовой концентрации ионов кальция и данные объемов трилона Б, пошедших на титрование проб пластовых вод приведены в Приложении 3[12].

Расчет содержания ионов кальция производили по формуле:

XCa2+=(20,04·Стр.·Vтр.·1000)/Vпр,

где XCa2+ - массовая концентрация кальция в воде, г/л; Стр — концентрация раствора трилона Б (0,01 н); Vтр - объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование пробы, мл; V - объем аликвоты пробы воды, взятый для определения, равный 5 мл.

Таблица 6

Результаты исследования пластовых вод на содержание ионов кальция

№ пробы

Vтитр.,мл

Vпр, мл

X Ca2+, г/л

±Δ, мг/дм3

1

20

0,5

8,016

1202,40

2

22

0,5

8,818

1322,64

3

5,9

0,5

118,0

354,71

4

19,1

0,5

382,00

1148,28

5

60,1

0,5

24,089

3613,21

6

58,5

0,5

23,447

3517,02

Вывод. Как видно из данных таблицы 6, содержание кальция в пробах изменяется от 8,016 до 382,00 г/л. В среднем - 94,06 г/л, что значительно больше нормы (11,66 г/л). Значительное содержание ионов кальция в водах приводит к образованию его нерастворимых солей и солеотложению на оборудовании.

3.5. Определение жесткости

Метод измерений жесткости основан на титровании проб воды трилоном Б в присутствии индикатора эриохрома черного Т до перехода окраски из вишнево-красной в голубую. Методика измерений общей жесткости и данные объемов трилона Б, израсходованных на титрование проб пластовых вод приведены в таблице 4 (см. Приложение 4) [13].

Расчет общей жесткости производили по формуле:

Х= (2·Cтр · Vтр ·1000)/Vпробы,

где X - жесткость воды, °Ж; Стр - концентрация раствора трилона Б, моль/ дм3; Vтр - объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование пробы, мл; V - объем пробы воды, взятой для определения, равный 5 мл; 2 - коэффициент пересчета концентрации раствора трилона Б (мл) в жесткость (°Ж).

Таблица 7

Результаты исследования пластовых вод на общую жесткость, моль/л

№ пробы

Vпр.,мл.

Vтр.,мл

X, °Ж

±Δ, мг/дм3

1

0,5

24

960,0

86,4

2

0,5

37

1480,0

133,2

3

0,5

3,6

144,0

12,96

4

0,5

29,5

1180,0

106,2

5

0,5

72,9

2916,0

262,44

6

0,5

68,9

2756,0

248,04

Вывод. Как видно из данных таблицы общая жесткость изменяется от 144,0 до 2916,0 моль/л. Среднее значение - 1572 моль/л при норме-546г/л, что говорит о высокой жесткости воды и высокой вероятности образования солей, в т.ч. и нерастворимых.

3.6. Определение сульфатов.

Сульфат-ионы определяли методом спектрофотометрии при длине волны 650 нм. Методика измерений массовой концентрации сульфат-ионов и данные оптической плотности проб пластовых вод приведены в Приложении 5[14].

Расчет содержания сульфат-ионов производили по формуле:

X = (1000 · Q)/V

где X - массовая концентрация сульфат-ионов в пробе, г/л; Q - содержание сульфат-ионов в аликвотной порции пробы, найденное по градуировочному графику, мг; V - объем аликвотной порции пробы, мл.

Таблица 8

Результаты исследования пластовых вод на содержание сульфат-ионов, г/л

№ пробы

d ср

Q

X, г/л

±Δ, мг/дм3

1

0,292

0,574

0,574

86,137

2

0,954

1,761

1,761

231,402

3

1,77

3,225

1,612

241,867

4

0,579

1,089

1,089

163,343

5

0,315

0,615

0,112

16,770

6

0,301

0,591

0,112

16,770

Вывод. Как видно из данных таблицы 8 содержание сульфатов в пробах изменяется от 0,112 до 1,761. В среднем- 0,876 г/л , что значительно больше нормы (0,267г/л).

3.7. Гидрохимические испытания

В таблице 9 приведены результаты гидрохимических испытаний.

Таблица 9

Результаты гидрохимических исследований проб пластовых вод



Наименован.

определяем.

показателя

Результаты физико- и гидрохимического анализов проб воды

Среднее значение показателя/

норма

Наименова ние метода

1

2

3

4

5

6

Минерализация,г/л

285,4

276,6

1,9

289,9

361,4

332,8


258,01/

172,3

гравиметр.

Плотность г/см3

1,177

1,170

0,992

1,173

1,185

1,186


1147/

1121

расчетный


Гидркарбо нат-ионы г/л

0,144

0,030

0,493

0,336

0,030

0,007

0,173/

0,075

титров.

Ионы кальция г/л

8,016

8,818

118,0

382,0

24,089

23,447


94,06/

11,66

титров.


Жесткость общая г/л

960,0

1480

144,0

1180

2916,9

27,56,0

1572,8/

546,3

титров.

Сульфат- ионы г/л

0,574

1,761

1,612

1,089

0,112

0,112

0,876/

0,267

спектрофотометрич.


Вывод. По данным таблицы пробы пластовой воды имеют повышенное содержание всех исследуемых ионов, что приводит часто к образованию нерастворимых соединений и с их отложением на оборудовании.

3.8. Идентификация солеотложений

Согласно проведенному литературному обзору, на НПЗ существует проблема засорения технологического оборудования выпадающими из воды солями при смешении водных потоков в одном коллекторе. Поэтому нами были проведены эксперименты по смешению проб воды с целью визуальной оценки выпадения осадка. Матрица смешения проб воды представлена в таблице 10.

Таблица 10

Матрица смешения проб воды

№ пробы

1

2

3

4

5

6

1







2







3







4







5







6







В таблице 10 оранжевым выделены те пробы, при смешении которых наблюдается большое количество осаждения ионов трехвалентного железа. Черным представлены пробы, в результате смешения которых наблюдается выпадение черного осадка (рис. 1):

Рис.1. Наблюдаемое выпадение черного осадка на примере смешения проб №6 и №5

Нами было предположено, что черный осадок является сульфидом железа (II), являющийся не растворимым в воде. Однако, при хранении данной смеси на воздухе, двухвалентное железо окисляется до трехвалентного с образованием сульфида железа (III), который в свою очередь разлагается в водной среде.

Ввиду вышесказанного, решением проблемы является барботаж в емкостях и оборудовании, содержащих пластовую воду. Важно, чтобы пластовая вода контактировала с кислородом воздуха для окисления двухвалентного железа до трехвалентного и последующего разложения сульфида последнего. Такое решение предотвратит осаждение нерастворимого в воде осадка сульфида железа (II).

4. Выводы по работе.

1. Проанализированы нормативные документы на качество вод различного назначения, на правила пробоотбора и использования посуды для отбора проб.

2. Определяемыми компонентами пластовой воды являются: катионы кальция (94,06 мг/л), анионы гидрокарбоната (0,173 г/л), сульфат-анионы (0,876 г/л0. Плотность воды при температуре 20°С составляла в среднем 1.147 г/л, общая жесткость – 1572,8. Минерализация в среднем составляла 258,0 г/л).

3. Содержание гидрокарбонатов, сульфатов, кальция и общая минерализация в несколько раз превышает допустимые нормы. [27].

4. Пробы пластовых вод, состав которых определяли, для закачки их в пласт предусматривает следующую обработку воды: декарбонизацию; ингибирование обезжелезивание. Декарбонизация выполняется с целью удаления из воды бикарбонатов, кальция. Ингибирование включает обработку воды ингибиторами - веществами, замедляющими процесс коррозии. В нашем случае по направленности действия применяем ингибиторы углекислотной коррозии. Обезжелезиванием называется удаление солей железа из воды с целью предотвращения загрязнения фильтрующих поверхностей скважин железистыми осадками.

5. В ходе работы было определено, что осадком, затрудняющим технологический процесс является сульфид железа (II). В работе приведены рекомендации по устранению данной проблемы на производстве.



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ Список

1.Васина Я.А. Теоретические основы аналитической химии. [Текст]: учеб. пос. / Я.А. Васина, И.Л. Смельцова; Нижегор. гос. архитектур.- строит. ун-т– Н. Новгород: ННГАСУ, 2022. – 58 с

2.Водный Кодекс Российской Федерации Принят Государственной Думой 12 апреля 2006 года Одобрен Советом Федерации 26 мая 2006 года http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_60683/, дата обращения 02.12.2023.

3. Галеев А. А., Софинская О. А., Галиева А. Р. Инструментальные методы анализа: лабораторный практикум: учебно-методическое пособие / А.А. Галеев, О.А. Софинская, А.Р. Галиева. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2019. – 63 с.

4.Кащавцев, В.Е. Солеобразование при добыче нефти / В.Е. Кащавцев, И.Т. Мищенко. М.: Орбита-М, 2004. 432 с.

5. Крец В.Г., Шадрина А.В. Основы нефтегазового дела. Учебное пособие. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 200 с

6. Минханов И. Ф. Разработка нефтяных и газовых месторождений. Учебное пособие для вузов. Казанский федеральный университет. – Казань, 2019. – 96с.

7. Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники и перечня критических технологий в Самарской области [Электронный ресурс] : Постановление Губернатора Самарской области от 24 июля 2003 г. N 286. – Режим доступа: https://www.samregion.ru/documents/governor_resolution/286-ot-24-07-2023/, дата обращения 14.02.2024.

8. Основы гидрогеохимии: Методическое руководство к проведению лабораторных работ / Составитель: Софинская О.А. – Казань: Казанский федеральный университет. - 2023. - 30 с.

9. Общие сведения о современной нефтедобыче: учебное пособие / Д.Г. Яраханова – Казань: Издательство Казанского университета, 2021. – 72 с.

10. ПНД Ф 14.1:2:4.261-10 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации сухого и прокаленного остатка в пробах питьевых, природных и сточных вод вод гравиметрическим методом. М.: 2016

11. ПНД Ф 14.2.99-97 Количественный химический анализ вод. Методика определения массовой концентрации гидрокарбонатов в пробах природных вод титриметрическим методом. М.: 2004

12. ПНД Ф 14.1:2.95-97 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации кальция в пробах природных и сточных вод титриметрическим методом. М.: 2016

13. ПНД Ф 14.1:2.98-97 Количественный химический анализ вод. Методика измерений общей жесткости в пробах природных и сточных вод титриметрическим методом. М.: 2016

14. ПНД Ф 14.1:2.159-2000 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации сульфат-ионов в пробах природных и сточных вод турбидиметрическим методом. М.: 2005

15. Указ Президента России от 07 июля 2011 г. N 899 “Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации”

16. https://300.ya.ru/v_1742L8Bz

17. https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_343/?ysclid=lufn7cb32b907157676

18. https://300.ya.ru/v_n9oW2YTg

19.https://studbooks.net/1221532/ekologiya/osnovnye_trebovaniya_predyavlyaemye_plastovym_vodam_nagnetaemym_plast?ysclid=lu0etr7qb7747065543 (дата обращения: 02.02.2024).























ПРИЛОЖЕНИЯ


Приложение 1.

Методика определения массовой концентрации сухого и прокаленного остатка в пробах пластовых вод гравиметрическим методом.

Гравиметрический метод определения сухого остатка основан на выпаривании аликвотной части профильтрованных анализируемых проб вод, высушивании полученных остатков при температуре 105°С и его взвешивании.

Подготовка к выполнению измерений.

1 Приготовливаем раствор соляной кислоты массовой доли %. 2. Маркировка, прокаливание и взвешивание фарфоровых чашек. 3.Промываем фарфоровые чашки раствором соляной кислоты, затем дистиллированной водой, подсушиваем, прокаливаем при температуре 600°С в течение 20 минут, охлаждаем в эксикаторе до температуры окружающей среды и взвешиваем. Значения массы чашек записываем в тетради.

Выполнение измерений.

1 Определение сухого остатка. Для определения берем 25 мл анализируемой пробы воды, предварительно профильтрованную через фильтр «синяя лента» и отобранную мензуркой. Помещаем в фарфоровые чашки и выпариваем на водяной бане досуха в вытяжном шкафу. После выпаривания внешнюю поверхность чашки с сухим остатком тщательно вытираем фильтровальной бумагой и помещаем в сушильный шкаф, нагретый до температуры 105°С, высушиваем в течение трех часов, охлаждают в эксикаторе, взвешиваем. Значения массы чашек записываем в тетради.

Массовую концентрацию сухого остатка Хс (г/л) вычисляем по формуле: Хс =M1-M2)/Vпробы x106, (г/л),где М1- масса чашки с высушенным остатком, г; М2 — масса пустой чашки, г; V - аликвотная часть пробы воды, 25 мл; 106 — коэффициент пересчета единиц измерения г/см3 в мг/ дм3

Таблица 1. Расчеты массовых концентраций сухого остатка в пробах пластовых вод.

№ пробы

Масса пустой чашки, г

Масса чашки с водой, г

Масса воды, г

Масса

чашки после выпаривания воды, г

Масса сухого остатка, г

Общее содержание ионов, г/л по формуле

1

23,4819

52,9086

29,4267

30,6176

7,1357

285,428

2

25,4289

54,8145

29,3856

32,3935

6,9146

276,584

3

25,4787

50,2800

24,8013

25,5264

0,0477

1,908

4

21,7750

51,1060

29,331

29,0243

7,2493

289,972

5

21,8941

51,5390

29,6449

30,9295

9,0354

361,416

6

23,2287

52,8770

29,6483

31,5509

8,3222

332,888






Приложение 2.

Методика определения массовой концентрации гидрокарбонатов титриметрическим методом

Титриметрический метод основан на взаимодействии гидрокарбонатных ионов с сильной кислотой с образованием слабой угольной кислоты, распадающейся в растворе на Н20 и свободный С02.

В коническую колбу вместимостью 250 мл вносим пипеткой 100 мл отфильтрованной анализируемой воды. Добавляем 10 капель смешанного индикатора (бромкрезоловый зеленый и метилоранжевый). Титруем на установке для титрования раствором 0,05М соляной кислотой, чтобы содержимое колбы приняло малиновую окраску.

Расчет производили по формуле:

XHCO3-=1,1x61,02xVHClxСHClx1000)/Vпр,(мг/дм3), гдеV(HCl)-объем раствора соляной кислоты, пошедшей на титрование; СHCl-концентрация соляной кислоты(0,05М); Vпр-объем анализируемой пробы, в нашем случае равен 100 мл; 61,02 – молярная масса эквивалента HCO3-.

Каждую пробу титровали дважды. За результат измерений принимали среднее арифметическое значение VHCl,мл из результатов двух параллельных определений. Среднеарифметические данные объемов растворов соляной кислоты, пошедших на титрование проб, приведены в таблице 2.

Таблица 2. Определение объемов соляной кислоты, израсходованных на титрование проб

ионы

Объемы растворов соляной кислоты, пошедшие на титрование,мл

1.1

1.2

2.1

2.2

3.1

3.2

4.1

4.2

5.1

5.2

6.1

6.2

НCО3-

4,2

4,4

0,8

1.0

14,9

14,5

0,012

0,008

0,8

1,0

0,1

0,3

СO3-

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0


Приложение 3.

Методика измерений массовых концентраций кальция в пробах пластовых вод титриметрическим методом.

Титриметрический метод измерения массовой концентрации кальция основан на его способности образовывать с трилоном Б малодиссоциированное, устойчивое в щелочной среде соединение. Конечная точка титрования определяется по изменению окраски индикатора мурексида из розовой в красно-фиолетовую.

Подготовка к выполнению измерений. Выполнение измерений.

В коническую колбу вместимостью 250 мл отмеривали пипеткой 5 мл пробы, добавляли 2 мл 8 %-ного раствора гидроксида натрия, 0,2 г индикатора мурексида и титровали 0,01 н раствором трилона Б до перехода окраски из розовой в фиолетовую.

Расчет производили по формуле: XCa2+=20,04xСтр.xVтр.x1000)/Vпр, г/л, где XCa2+ - массовая концентрация кальция в воде, г/л; Стр — концентрация раствора трилона Б (0,01н); Vтр - объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование пробы, мл; V - объем аликвоты пробы воды, взятый для определения, равный 5 мл. Данные объемов трилона Б, пошедших на титрование проб, приведены в таблице 3.


Таблица 3. . Определение объемов трилона Б, израсходованных на титрование проб

№ пробы

V трилона Б,мл

V пробы

1

20

5

2

22

5

3

5,9

5

4

19,1

5

5

60,1

5

6

58,5

5


Приложение 4.

Методика измерений общей жесткости в пробах пластовых вод титриметрическим методом.

Метод измерений жесткости основан на титровании пробы воды трилоном Б в присутствии индикатора эриохрома черного. В результате образуются комплексные соединения трилона Б с ионами кальция и магния. Поскольку комплекс кальция более прочен, чем магния, при титровании пробы трилон Б взаимодействует с ионами кальция, а затем с ионами магния, вытесняя индикатор, комплекс которого с ионами магния окрашен в вишнево-красный цвет, а в свободной форме имеет голубую окраску.

Подготовка к выполнению измерений. Выполнение измерений.

В коническую колбу вместимостью 250 мл отмеривают пипеткой 5 мл аликвоты пробы, доводим до 100 мл дистиллированной водой, Затем добавляем 5 мл буферного раствора (NH4Cl+ NH4OH) и 70мг индикатора эриохрома черного Т. Пробу перемешивают и титруют раствором трилона Б до перехода окраски из вишнево-красной в голубую.

Расчет производили по формуле: Х=(2xCтр x Vтр x1000)/Vпробы, (г/л). где X - жесткость воды, °Ж; Стр - концентрация раствора трилона Б, моль/ дм3; Vтр - объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование пробы, мл; V - объем пробы воды, взятой для определения, равный 5 мл; 2 - коэффициент пересчета концентрации раствора трилона Б (мл) в жесткость (°Ж).

Таблица 4. . Определение объемов трилона Б, израсходованных на титрование проб

№ пробы

V трилона Б, мл

V пробы,мл

1

24

5

2

37

5

3

3,6

5

4

29,5

5

5

72,9

5

6

68,9

5


Приложение 5.

Методика измерений массовой концентрации сульфат-ионов в пробах пластовых вод турбидиметрическим методом

Подготовка к выполнению измерений.

При подготовке к выполнению измерений провели следующие работы: приготовили градуировочные растворы и градуировку фотометра.

1 Приготовление градуировочных растворов. В шесть мерных колб вместимостью 50 см3 помещают по 20 мл осадительного раствора и затем в пять из них приливают по каплям 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 мл рабочего раствора сульфат-иона с концентрацией 100 мг/дм3, что соответствует^его содержанию 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 мг в 50 мл, и затем содержимое всех колб (включая колбу, в которую сульфат-ион не добавляли) разбавляют до метки дистиллированной водой. Растворы перемешивают в течение 30 сек и через 5-10 мин измеряют оптическую плотность каждого раствора относительно раствора, приготовленного без сульфат-ионов.

2. Построение градуировочного графика. Через 10 мин после приготовления растворов измеряют оптическую плотность полученных растворов при длине волны 650 нм. Толщина поглощающего слоя - 50 мм, раствор сравнения - первый градуировочный раствор (без сульфат-иона). Вычисляют среднее арифметическое полученных значений оптической плотности и строят градуировочный график в координатах оптическая плотность - содержание сульфат-ионов в растворах 1радуировочной серии, мг Выполнение измерений.

Пробу пластовых вод фильтруем через фильтр "синяя лента", отбрасывая первые порции фильтрата. В три мерные колбы вместимостью 50 мл помещаем по 20 мл осадительной смеси, затем в две из них по каплям вносим 1 мл анализируемой пробы до помутнения(образование BaSO4). Содержимое всех колб быстро доводим до метки дистиллированной водой, перемешиваем в течение 30 сек и через 10 мин измеряем оптическую плотность растворов проб относительно раствора, приготовленного без введения пробы. Условия измерения оптической плотности те же, что и при построении градуировочной зависимости. Вычисляем среднее арифметическое полученных значений оптической плотности для каждого из двух растворов проб и находят при помощи градуировочной зависимости содержание сульфат-ионов в отобранной аликвотной порции анализируемой пробы воды, мг.

Массовую концентрацию сульфата вычисляем по формуле: X = 1000 • Q/V где X - массовая концентрация сульфат-ионов в пробе, г/л; Q - содержание сульфат-ионов в аликвотной порции пробы, найденное по градуировочному графику, мг; V - объем аликвотной порции пробы, мл.

Таблица 5. Определение оптической плотности в пробах пластовых вод

№ пробы

V пробы,мл

d1

d2

d3

1

1

0,292

0,293

0,292

2

1

0,954

0,950

0,954

3

1

1,778

1,781

1,779

4

1

0,579

0,578

0,579

5

1

0,315

0,316

0,315

6

1

0,301

0,303

0,301


Приложение 6

.

Рис. 1 Общий вид лаборатории. Проведение физико- и гидрохимических исследований проб воды

Рис. 2. Определение минерализации в пробах пластовых вод гравиметрическим методом.


Рис. 3. Определение гидрокарбонатов титриметрическим методом



Рис. 4. Определение кальция в пробах пластовых вод титриметрическим методом.




Рис. 5. Определение общей жесткости в пробах пластовых вод титриметрическим методом.




Рис. 6. Определение содержания сульфат-ионов в пробах пластовых вод турбидиметрическим методом


5



Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!