Цель работы – обнаружить на опыте наличие в воде солей в виде ионов.
Из гидрогеологического описания нефтяных месторождений известно, что нефтяные и газовые залежи всегда сопровождаются водой. Вода в разрезе нефтяных месторождений может находиться в одном пласте с нефтью или же занимать самостоятельные пропластки, а иногда мощные пласты.
Пластовые воды нефтяных месторождений всегда содержат в растворенном виде в том или ином количестве соли, некоторые органические вещества и газы. В связи с этим пластовые воды играют большую роль в формировании залежей и процессе их разработки.
О количестве растворенных в воде минеральных примесей можно судить по ее жесткости.
Зная жесткость воды, можно решать вопрос об использовании её в тех или иных процессах бурения.
Жесткость воды характеризуется содержанием в ней ионов кальция и магния. Различают жесткость временную, устранимую (карбонатную), постоянную, неустранимую (некарбонатную) и общую (суммарную).
Временная жесткость воды 
обуславливается наличием в ней бикарбонатов кальция и магния, разлагающихся при нагревании и кипячении воды с выделением осадков – карбонатов кальция и гидроокиси магния. Эту жесткость называют карбонатной. При кипячении воды бикорбонаты переходят в нерастворимые в воде карбонаты, а воды умягчается например:
Лабораторная работа №4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАРБОНАТНОСТИ ГОРНОЙ ПОРОДЫ
Цель работы – обнаружить на опыте наличие карбонатов в горной породе в пересчете на Ca CO3.
Под карбонатностью породы понимается содержание в ней солей угольной кислоты: известняка Ca CO3, доломита Ca CO3 Mg CO3, соды Na CO3.
Определение содержания карбонатов в пластах проводится для установления целесообразности соляно-кислотных обработок забоев скважин с целью увеличения пропускной способности пород.
Сущность метода заключается в химическом разложении солей угольной кислоты с последующим измерением объема выделившегося углекислого газа в результате реакции. Карбонатность вычисляют по объему выделившегося углекислого газа: Ca CO3 + 2HCl → Ca Cl2 + H2O + CO2↑.
Карбонатность горных пород определяется с помощью прибора (рис. 5).
Рис. 5. Прибор для определения карбонатности горных пород:
1 – ампула; 2 – коническая колба; 3 – подвижный столик; 4 – дрексель; 5 – газовая бюретка; 6 – трехходовой кран; 7 – подставка и стойка; 8 – уравнительная склянка.
Рис. 8. Вискозиметр ВУ-200 для определения условной вязкости:
Описание прибора
Вискозиметр для определения условной вязкости (рис. 8) представляет собой сосуд с двойными стенками (2). Во внутренний резервуар заливают испытуемый продукт, а в наружный – термостатирующую жидкость.
В нижней части внутреннего резервуара имеется калиброванное сточное отверстие (7), закрываемое деревянной иглой (3). Вытекающий продукт поступает в приемную мерную колбу (4).
Проведение испытания
Проверяют наличие термостатирующей жидкости (масла или воды) в наружном резервуаре и включают электронагреватель вискозиметра. Закрывают калиброванное отверстие запорной иглой и заливают во внутренний резервуар испытуемую жидкость до уровня немного выше риски или другого указателя уровня. Закрывают крышку прибора (5) и устанавливают термометр (6).
Нагревают испытуемый продукт до требуемой температуры. При нагреве термостатирующую жидкость систематически перемешивают мешалкой (8). А испытуемый продукт – осторожным вращением крышки вискозиметра (5). При этом необходимо придерживать запорную иглу, чтобы не произошло утечки нефтепродукта.
Когда температура достигнет заданной, испытуемый нефтепродукт выдерживают при этой температуре с отклонением ±0,5 °С в течении 5 минут. Под сточное отверстие вискозиметра устанавливают приемную колбу (4), приподнимают запорную иглу (3) и одновременно включают секундомер.
Когда нижний край мениска нефтепродукта в приемной колбе достигнет кольцевой метки, соответствующей вместимости 200 см³, секундомер останавливают и отсчитывают время истечения.
отключают систему от атмосферы. Ампулу поворачивают на 180°С так, чтобы порода высыпалась в кислоту.
Углекислый газ, выделяющийся при реакции карбонатов с соляной кислотой, поступает в бюретку. Уровень воды в бюретке должен все время совпадать с уровнем воды в уравнительной склянке, для чего последнюю постоянно опускают.
Отсчет объема выделившегося CO2 производится через каждые 5 мин до тех пор, пока разница в объеме будет не более 0,1 см³. Затем колбу с породой оставляют в покое на несколько минут, замеряют объем выделившегося CO2. Отсчет по бюретке производят при совпадении мениска воды в уравнительной склянке и бюретке.
Подсчет величины карбонатности ведется по отношению к Ca CO3, так как известняк составляет основную часть карбонатов породы.
По объему выделившегося CO2 массовую концентрацию в процентах
карбонатов в породе определяют по формуле
где K – содержание Ca CO3 в породе, %;
V – найденный объем CO2, см³;
P – масса (одного) 1 см³ CO2, мг. Температура и барометрическое давление во время отсчета берется из таблицы 3;
m – масса исследуемого образца породы, г;
4,4 – эмпирический коэффициент.
Пример
Предположим, что при действии HCl на породу, взятую в количестве 2 г, из нее выделилось 50 см³ CO2 и температура окружающего воздуха в момент определения объема CO2 в бюретке составляла 20°С, а барометрическое
высоты верхнего расширения. Под давлением собственного веса жидкость начнет протекать из одного колена через каппиляр в другое колено. Точно в тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки 
, включают секундомер и останавливают его, когда уровень жидкости достигнет метки 
. Время, отмеченное по секундомеру, записывают.
Время истечения жидкости определяют не менее трех раз.
Если результаты трех последовательных измерений не отличаются более чем на 0,2%, кинематическую вязкость вычисляют как среднее арифметическое.
При проведении отсчетов необходимо следить за постоянством температуры и за тем, чтобы в расширениях вискозиметров не образовывалось пузырьков воздуха.
Кинематическую вязкость 
испытуемого нефтепродукта при температуре 
вычисляют по формуле:
где 
– постоянная вискозиметра, 
;
– среднее арифметическое, учитываемых отсчетов времени истечения жидкости, °С;
Кинематическую вызкость нефтепродукта вычислют до четвертой значащей цифры, например:
1,255; 193,1; 1735.
Расхождение результатов последовательных определений, полученных на одном и том же вискозиметре, не должно превышать 0,35% от среднего арифметического значения.
Вопросы для самостоятельной работы:
1. Что характеризует вязкую жидкость?
2. Как выбирается вискозиметр?
3. Какие жидкости называются неньютоновскими?
4. Что такое динамическая вязкость?
Лабораторная работа №5. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОНАСЫЩЕННОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД
Цель работы – обнаружить на опыте наличие воды в горной породе, удерживаемой за счет каппилярных сил.
Сущность метода заключается в отгоне воды, находящейся в порах горной породы которую предварительно заливают обезвоженным и профильтрованным растворителем.
В качестве растворителя используют бензин прямой перегонки неэтилированный, выкипающий в температурных пределах 95-120°С, или толуол.
Отгон воды из горной породы производится в специальном приборе (рис. 6).
Рис. 6. Прибор для определения водонасыщенности горной породы:
Для охлаждения жидкостей в термостате применяют лед, твердую углекислоту, жидкий азот.
Порядок проведения работы
Перед проведением работы производят подбор вискозиметра из расчета чтобы истечения жидкости было не менее 200 с.
Выбранный вискозиметр тщательно промывают последовательно бензином, этиловым спиртом и сушат продуванием чистым нагретым воздухом ил в сушильном шкафу. Если вискозиметр был сильно загрязнен, то его предварительно отмывают хромовой смесью и водой и сушат промывкой спиртом или ацетоном с последующей продувкой теплым воздухом.
Испытуемый нефтепродукт в случае необходимости фильтруют от воды и механических примесей.
Для набора пробы в вискозиметры ВПЖТ-2 и ВПЖТ-4 (типа Пинкевича) на отводной патрубок надевают резиновую трубку (рис. 7). Затем. Зажав пальцем одно колено, переворачивают вискозиметр и опускают другое колено в сосуд с нефтепродуктом.
Рис. 7. Заполнение вискозиметра
закрывать ватой во избежание конденсации атмосферной влаги внутри трубки холодильника.
Проведение испытания
Колбу аппарата устанавливают в колбонагреватель или на электроплитку, нагревают содержимое колбы до кипения и далее перегонку ведут так, чтобы из косо срезанного конца трубки холодильника в приемник-ловушку падали 2-4 капли в секунду.
Если в конце перегонки в трубке холодильника задерживаются капли воды, то их смывают в приемник-ловушку сконденсировавшимся растворителем, увеличив для этого на непродолжительное время интенсивность кипячения.
Кипячение прекращают, как только объем воды в приемнике-ловушке не будет увеличиваться и верхний слой растворителя станет совершенно прозрачным. Время перегонки должно быть не менее 30 и не более 60 мин.
Оставшиеся на стенках трубки холодильника капельки воды сталкивают в приемник-ловушку стеклянной палочкой или металлической проволокой.
После охлаждения аппарат разбирают и при необходимости сталкивают стеклянной палочкой или проволочкой капельки воды со стенок приемника-ловушки.
Если в приемнике-ловушке собралась небольшое количество воды (до 0,3 см³) и растворитель мутен, то приемник-ловушку помещают на 20-30 мин в горючую воду для осветления и снова охлаждают до комнатной температуры.
Объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, определяют с точностью до одного верхнего деления занимаемой водой части приемника-ловушки.
Количество воды в приемнике-ловушке 0,02 см³ и меньше считается «следами». Отсутствие воды в горной породе определяется состоянием, при котором в нижней части приемника-ловушки не видно капель воды.