Прогноз отложения сульфатов

1.

Прогноз отложения сульфатов

2.

Расчет концентраций ионов
• Степень насыщенности вод карбонатными и сульфатными солями
рассчитывается по уравнениям, учитывающим термобарические условия (Р-Т
условия) и химический состав вод.
• В этих уравнениях содержания компонентов выражаются в г-ион/кг, а также
учитывается ионная сила раствора.
• Результаты химических анализов, выраженные в мг/л или мг-экв/л, дополняются
расчетом молярной (грамм-ионной) формы содержания ионов Са2+ HCO3-, SO42-.
m=(C∙M1)/(1000∙M),
где m – молярная (грамм-ионная) масса;
С – эквивалентная концентрация (мг-экв/дм3 или мг-экв/кг);
М1 – эквивалент элемента;
М – молекулярная масса иона.

3.

Пример расчета концентрации Са2+
1) содержание Са2+ = 53,92 мг-экв/кг.
mСа= (53,92∙20,04)/(1000∙40,08)=0,027 г-ион/кг
2) содержание Са2+ = 496 мг/кг.
mСа= 496/(1000∙40,08)=0,012 г-ион/кг
• Аналогично ведется расчет для остальных ионов

4.

Ионная сила раствора
Присутствие в растворе других ионов, даже не участвующих в данной химической
реакции, влияет на химическое равновесие. Это влияние учитывают с помощью
параметра, который называется «ионная сила раствора»
Ионная сила раствора - мера интенсивности электрического поля создаваемого ионами
в растворе; При увеличении ионной силы коэффициенты активности ионов снижаются,
при этом чем больше заряд иона, тем больше это уменьшение.
Расчет ионной силы воды потребуется при вычислении прогнозной оценки выпадения
солей в условиях разных температур и давлений.
Рассчитываем по формуле:
C 2 C 3 C
1
2
3
2 1000
где ΣС1, ΣС2, ΣС3 - сумма концентраций одно-, двух- и трехвалентных ионов, (мгэкв/кг).

5.

Прогноз выпадения сульфатов
по методу Дж. Е. Оддо и М.Б. Томсона, 1998
Насыщенность воды сульфатами кальция (СаSО4 – ангидрит, СаSО4 ∙2Н2О – гипс ), стронция
(SrSO4) и бария (BaSO4) определяется по индексу насыщения – SI:
SI lg
[ Kt 2 ][ An
2
]
K
где [Kt 2+] x [An 2-] - произведение г-ионных концентраций солеобразующих катиона и аниона,
K - константа произведения растворимости при равновесном состоянии, которую в
зависимости от термобарических условий и ионной силы раствора (µ) предлагается
определять по соотношению:
• -lg(K)= a+bT+cT2+dP+eµ0.5+fµ+gµ1.5+hTµ0.5
где, µ - ионная сила раствора; Т - температура ° F (в градусах Фаренгейта); Р - давление, psi,
a, b, c, d, e, f, g, h - эмпирические коэффициенты (из специальных таблиц)
При SI < 0 нет угрозы выпадения сульфата
При SI >0 есть угроза выпадения сульфата

6.

Расчет содержания ионов, значения температуры
и формы выделения сульфата в смеси вод
При прогнозе солеотложения аналитическими методами составляется смесь
пластовой и закачиваемой воды с шагом 10%
Содержание отдельных ионов в смеси вод рассчитывается просто по
механическим пропорциям смешения, так же как значение температуры
Температурные диапазоны образования сульфатно-кальциевых отложений
для различных модификаций солей различны: до 50оС выпадает гипс, а после
60оС – ангидрит. Это надо учитывать в расчете
Давление (Р) меняется не в соответствии с пропорциями смешения, а по
достаточно сложной зависимости, которую в аналитическом прогнозе учесть
невозможно, поэтому пользуются ориентировочными показателями.
В учебном задании брать просто значение пластового давления

7.

8.

Прогнозирование выпадения сульфатных солей по значению величины индекса
насыщения (Sl) от параметров смешения закачиваемой для ППД воды
(Пример оформления задания)
пропорции смеси
μ
Т, оС
значения SI
для гипса CaSO4∙2H2O
значения SI
для ангидрита CaSO4
значения SI
для целестина SrSO4
значения SI
для барита BaSO4
90/10
80/20
70/30
60/40
50/50
40/60
30/70
20/80
10/90