Отраслевой стандарт ОСТ 39-229-89 "Вода для заводнения нефтяных пластов. Определение совместимости закачиваемых и пластовых вод по кальциту и гипсу расчетным методом" (утв. приказом Министерства нефтяной промышленности от 6 февраля 1989 г. N 100)
Дата введения 1 июля 1990 г.
Срок действия 1 января 1991 г.
Настоящий стандарт устанавливает расчетный метод определения совместимости закачиваемых и пластовых вод (в дальнейшем - смешиваемых вод) по кальциту и гипсу с применением ЭВМ.
Смешиваемые воды считаются совместимыми по кальциту и гипсу, если масса образующегося при этом осадка не превышает значения, установленного с учетом коллекторских свойств пласта по ОСТ 39-225-88.
Расчетный метод позволяет прогнозировать склонность вод и их смесей к образованию осадка кальцита и гипса при температуре от 20 до 100°С и давлении от 0,1 до 20 МПа.
1. Методика расчета
1.1. Сущность метода
1.1.1. В основе расчетного метода определения совместимости смешиваемых вод по кальциту и гипсу лежит зависимость растворимости солей кальция в многокомпонентной смеси от температуры, давления и парциального давления углекислого газа.
1.1.2. Методика расчета разработана с использованием математического описания растворимости кальцита и гипса в многокомпонентной смеси, составленного на основе ранее полученных экспериментальных данных.
1.1.3. Относительная погрешность расчетного метода составляет 15%.
1.2. Условные обозначения
К - термодинамическая константа равновесия;
m_NaCl... - массовая концентрация солей;
гамма - коэффициент активности соли в многокомпонентной смеси;
гамма(0) - коэффициент активности соли в воде (бинарная смесь);
J - ионная сила;
S - поправка к формуле Дебая-Хюккеля;
A, B, a - числовые коэффициенты для определения ионной силы;
P_i... - функция от ионной силы;
D - дискриминант уравнения;
P_CO2 - парциальное давление углекислого газа;
у_i... - доля соли (компонента) в полной ионной силе;
i, j, k - условное обозначение соли (числовые значения определяются количеством компонентов смеси);
Ф_г - функция, зависящаяся# от ионной силы и вклада каждого компонента;
f(z) - термодинамическая функция растворимости соли;
мю_i ... - моляльная концентрация соли;
v_i... - заряд иона ;
g_CaCO3 - количество кальцита в осадке;
m_Ca2+ - массовая концентрация соответствующих ионов.
1.3. Алгоритм для вычисления осадка кальцита.
1.3.1. Термодинамическое уравнение растворимости кальцита имеет вид:
1.3.2. Для нахождения гаммы используют выражение
6 х А х кв. корень J
lg гамма = 3 х S - ──────────────────────── (2)
1 + a x B x кв. корень J
1.3.3. Ионную силу находят из уравнения
1.3.4. Поправку к формуле Дебая-Хюккеля находят по формуле:
1.3.5. Обозначив х = m_Ca(HCO3)2, массовую концентрацию ионов вычисляют по формулам:
Примечание. В программе "РОСА" концентрации солей CaSO4, Na2SO4, MgSO4, Ca(HCO3)2, CaCl2, Mg(HCO3)2, MgCl2 выражены в молях на 1000 грамм воды, а концентрация солей NaCl и NaHCO3 - в молях (Na2Cl2) и (Na2(HCO3)2) на 1000 грамм воды. Этим объясняется необходимость удвоения величин концентраций в формулах (4), (5) и (6).
1.3.6. В случае, когда в растворе присутствуют только хлорид и (или) сульфат кальция, вводят обозначение:
1.3.7. Из формул (1), (5) и (6) получают: