Методы определения солевого состава пластовых вод

При типовом анализе пластовых вод определяют содержание в них следующих шести основных ионов: Сl^-, SO^2-, НСО₃^-, СО₃^2-, Са²⁺, Mg²⁺. Содержание Na⁺ + K⁺ вычисляют затем по разности между суммой миллиграмм-эквивалентов анионов (Сl^- + SO₄^- + НСО₃^- + СО_з^-) и суммой миллиграмм-эквивалентов катионов (Са²⁺ + Mg²⁺). В настоящее время при ана­лизе солевого состава вод приняты следующие методы определения содержания отдельных ионов.

Определение хлор-иона (Сl^-). Содержание хлор-иона в воде определяют объемным методом по Мору. Метод основан на осаждении иона хлора азотнокислым сереб­ром

Сl^- Ag⁺ ->  AgCl.

Индикатором в этом методе определения служит хромовокислый калий. В конечной точке титрования, при избытке в растворе иона Ag⁺, образуется хромат серебра, что вызывает появление красно-бурой окраски

CrO₄^- + 2Ag⁺ -> Ag₂CrO₄.

Определение хлор-ионов ведут в интервале рН = 6,5-10. Если вода имеет более низкий или более высокий показатель концентрации водородных ионов, ее нейтрализуют либо раствором бикарбоната натрия, либо азотной или серной кислотой с индикатором фенол­фталеином. Проведению определения мешает наличие в воде сероводорода, закисного железа, от которых осво­бождаются предварительной обработкой воды.

Определение сульфат-иона (SO^2-) Метод определе­ния основан на малой растворимости сернокислого ба­рия в разбавленном растворе соляной кислоты. Метод заключается в добавлении к исследуемой воде хлорис­того бария в кислой среде

SO₄^2- + Ва²⁺ ->  BaSO₄-

Определение заканчивают, вычисляя по массе образо­вавшегося осадка содержание иона SО₄^- в исследуемой воде.

Определение карбонат-иона СO_з^- и гидрокарбонат-иона НСО₃^-. Метод определения основан на титровании пробы воды 0,1 н. растворами серной или соляной кис­лот. Реакция протекает в две стадии. Первые порции кислоты вступают в реакцию с карбонат-ионом, образуя гидрокарбонат-ион:

СО₃^2- + Н+ -> НСО₃^-

По количеству кислоты, пошедшей на титрование, рассчитывают содержание карбонат-иона в исследуемой воде. В конечной точке титрования рН раствора доходит до 8,35. Поэтому эту стадию титрования проводят с ин­дикатором фенолфталеином в присутствии контрольного раствора («свидетеля»). После этого к той же пробе воды, в которой определяли карбонат-ион, добавляют индикатор метиловый оранжевый и титруют воду кис­лотой до перехода окраски из желтой в розовую в присутствии «свидетеля».

НС0₃^- + Н⁺ -> Н₂СО₃.

При этом в реакцию вступают гидрокарбонат-ионы, как содержавшиеся в воде, так и образовавшиеся в первой стадии титрования из карбонат-ионов. В конечной точке титрования рН воды станет равным примерно 4, поэтому индикатором служит метиловый желтый или метиловый оранжевый.

При расчете содержания гидрокарбонатов в воде следует из количества кислоты, пошедшей на титрование с метиловым оранжевым, вычесть количество кис­лоты, идущее на титрование с фенолфталеином.

Определение Са²+ и Mg²+. Наиболее быстрым и точ­ным методом определения Са²⁺ и Mg²⁺ является применяемый сейчас повсеместно трилонометрический ме­тод, основанный на способности трилона-Б (двузамещенной натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты) образовывать с ионами Са²+ и Mg²⁺ малодис­социированные комплексы. В ходе анализа к пробе воды добавляют индикатор, дающий цветные реакции со ще­лочноземельными металлами. Такими индикаторами могут служить хромоген черный, специальный ЕТ-00, кислотный хром синий К, кислотный хром темно-синий. Эти индикаторы, растворенные в воде, не содержащей ионов Са²⁺ и Mg²+, окрашивают ее соответственно в голубой, сиреневый и сиренево-синий цвет. Вода, содер­жащая Са²+ и Mg²+, в присутствии хромогена черного окрашивается в винно-красный цвет, в присутствии кис­лотного хрома синего К и кислотного хрома темно-синего - в розово-красный цвет. Вследствие этого при титровании воды трилоном-Б в конечной точке титрова­ния происходит резкое изменение цвета воды из винно-красного в голубой (хромоген черный) или из розово-красного в сиреневый или сиренево-голубой (кислотный хром синий К и кислотный хром темно-синий).

Окраска растворов зависит не только от содержания в воде солей щелочноземельных металлов, но и от рН раствора. Для поддержания рН на уровне 10 в титруе­мую пробу добавляют буферный раствор, содержащий NН₄ОН и NH₄Cl.

Общее количество ионов Са²+ и Mg²+ в титруемом растворе не должно превышать 5 мг-экв. При необходи­мости исследуемую пробу воды разбавляют. Титрова­нием воды в присутствии одного из названных выше индикаторов определяют содержание суммы мг-экв ионов Са²+ и Mg²+. Содержание иона Са²+ определяют, титруя воду трилоном-Б в присутствии мурексида (ам­мониевой соли пурпуровой кислоты). Мурексид образует с ионами кальция малодиссоциированное соединение, прочное при рН = 10, окрашенное в малиновый цвет. Соли магния не дают окраски с мурексидом. Содержа­ние Mg²+ вычисляют но разности между общим содержа­нием (Ca²+Mg²⁺) и содержанием Са²+. Определению мешает наличие в исследуемой воде ионов окисного и закисного железа, алюминия, марганца, меди, цинка, кото­рые необходимо до проведения анализа удалить из воды.