油田水矿化度分析
------六项离子分析
1、油井含水情况分析
注水开发油田，或油层有底水时，油井生产一段时间后就会出水，油井见水后，要做好以下几方面的分析工作。
（1）分析水源。
油井中的水一般包括两类，即地层水和注入水，判断方法如下： ①油层有底水时，可能是油水界面上升或水锥造成。
②离边水近时，可能是边水推进或者是边水舌进造成。这种情况通常在边水比较活跃或油田靠弹性驱动开采的情况下出现。
③水层窜通，夹层水或上下高压水层，由于套管外或地层因素引起的水层和油层窜通。
④注水开发油田，可能是注入水推至该井。
⑤油井距边水、注入水都较近时，总矿化度长期稳定不变是边水，总矿化度逐渐降低是注入水。
⑥油井投产即见水，可能是误射水层，也可能是油层本身含水（如同层水或主要水淹层）。
（2）分析主要见水层。
（3）含水率变化分析。
2、原油中为什么会含水：
原油中水分进入，主要有以下三种途径。第一种是：油层中原始原油本身就含有水。第二种是：为了保持油层压力，向油层内注入的水。第三种是：原油在贮存和运输中受气温的变化，石油容器罐内交替排出气体或吸入空气，由于空气的不断吸入，水蒸气不断进入，使原油中的水分子增加等原因。
油井见水是指采出液中由刚开始的纯油变为油水混合了，指采出液出现水的那一时刻，但含水率不一定多高。
水淹指从注水井到生产井形成了一个注水通道，注入的水全部顺这个通道流到生产井，生产井采出液绝大部分或全部都是水。
3、原油化验含水的目的意义
（1）原油化验含水的目的是为了计算纯油量，给地质人员提供资料，以采取有效措施保证原油生产。
（2）根据油层连通情况，结合原油含水资料，可判断来水方向，进一步了解地下情况，控制和改造地层。
4、油样中的水有几种方式存在？
油样中的水有四种方式存在：包括游离水、悬浮水、乳化水和溶解水。其中，游离水是指用倾斜方法就能分离出来的水；悬浮水是指一微小的颗滴散碎在原油中成机械混合的水；乳化水是指油和水均匀地乳化在一起的水；溶解水是指根据水在原油中溶解的能力而溶解在原油里的水，其数值甚小。
5、油田水矿化度概念
每升地层水中含盐总和的毫克数，叫矿化度（mg/L）。它是地层水综合分析以及判断注入水和油层水的一种重要的分析参数。
大安油田地层水一般矿化度较低，平均为4000～8400 mg/L；水型以NaHCO 3为主；PH 值一般在8左右。
矿化度广泛上指：六项离子（Na ++K+、Ca 2+、Mg 2+、Cl -、SO42-、和CO 32- +HCO3- +OH-）
6、酸碱指示剂
用于酸碱滴定的指示剂，称为酸碱指示剂。是一类结构较复杂的有机弱酸或有机弱碱，它们在溶液中能部分电离成指示剂的离子和氢离子或氢氧根离子，并且由于结构上的变化，它们的分子和离子具有不同的颜色，因而在pH 不同的溶液中呈现不同的颜色。
（1）酚酞指示剂：取1~2g酚酞，用95%乙醇溶解，并稀释至 100mL ，无需加水溶解。
酚酞的变色范围是 8.2 ～ 10.0，所以酚酞只能检验碱而不能检验酸。 通常情况下无色酚酞遇酸溶液不变色，遇中性溶液也不变色，遇碱溶液变红色。
（2）甲基橙指示剂：甲基橙的变色范围是pH ≦3.1时变红，3.1~4.4时呈橙色，pH ≧4.4时变黄。
7、测定原理与操作步骤
（1）碳酸根、重碳酸根、氢氧根的测定原理
取水样50ml 于三角瓶中，加2-3滴酚酞指示剂，若水样出现红色，用标准盐酸滴定至无色（pH=8.3左右），此时水样所含的氢氧化物完全与酸作用，碳酸盐变成重碳酸盐，消耗盐酸量为V 1；再加3-4滴甲基橙指示剂，继续滴加盐酸至橙红色（pH=4.4），此时水中重碳酸根全部中和，消耗盐酸量为V 2。
若加入酚酞后水样呈现无色，则直接滴加甲基橙指示剂至水样呈黄色，再用盐酸标准溶液滴至橙红色为终点。由盐酸用量求出其含量，其反应式如下：
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Na 2CO 3 + HCl = NaHCO3 + NaCl
NaHCO 3 + HCl = NaCl+ H2O + CO2
（2）水中总硬度Ca 、Mg 的测定
水中总硬度的测定一般采用络合滴定法，用EDTA （乙二胺四乙酸）标准溶液直接滴定水中。Ca 、Mg 总量，然后以Ca 换算为相应的硬度单位。
络合滴定法：以络合反应为基础的滴定分析方法称为络合滴定法。在络合2+2+
反应中，提供配位原子的物质称为配位体，即络合剂。它们与金属离子的络合反应是逐级进行的；
分子或者离子与金属离子结合，形成很稳定的新的离子的过程就叫络合反应，生成的物质叫络合物
缓冲溶液：由弱酸及其盐、弱碱及其盐组成的混合溶液，能在一定程度上抵消、减轻外加强酸或强碱对溶液酸度的影响，从而保持溶液的pH 值相对稳定。
用EDTA 滴定Ca 、Mg 总量时，一般是在pH=10的缓冲液中进行（此时Ca 、Mg 都是游离状态），用铬黑T 作指示剂。滴定前，铬黑T 与少量的Ca 、Mg 离子络合成酒红色络合物，绝大部分的Ca 、Mg 离子处于游离状态。随着EDTA 的滴入，Ca 、Mg 离子的络合物的条件稳定常数大于铬黑T 与Ca 、Mg 离子络合物的条件常数，因此EDTA 夺取铬黑T 络合物中的金属离子，将铬黑T 游离出来，溶液呈现游离铬黑的蓝色，指示滴定终点的到达。
滴定前：Ca 2+ + 铬黑T → Ca-铬黑T
Mg 2+ + 铬黑T → Mg-铬黑T
滴定中：Ca 2+ + EDTA → Ca-EDTA
Mg 2+ + EDTA → Mg-EDTA
滴定终点：Ca-铬黑T + EDTA → Ca-EDTA + 铬黑
Mg-铬黑T + EDTA → Mg-EDTA + 铬黑
操作步骤：用移液管吸取20毫升水样于三角瓶中，加入10毫升氯化铵缓冲溶液，加入2--3滴铬黑T 指示剂，此时溶液呈现玫瑰红色，立即用EDTA 标准溶液滴定，在滴定过程中注意充分的摇匀，特别是快到终点时速度放慢，滴定至玫瑰红色变为蓝色或绿色为止，记录EDTA 标准溶液的体积V 。
计算： (Ca2+ + Mg2+)(mmol/L) =( V*CEDTA /V水)*1000
①水中钙离子的测定原理
在碱性（pH=12）溶液中，钙离子与钙试剂生成酒红色络合物，其不稳定常数大于钙与EDTA 络合物的不稳定常数，如果用EDTA 滴定钙，钙试剂则被取代出来，溶液由红转为钙试剂的蓝色，作为终点。
当pH=12时，镁离子生成氢氧化镁沉淀，不与EDTA 作用。
操作步骤：取水样20ml ，加入氢氧化钠缓冲溶液10ml ，加入钙试剂少许，
用EDTA 标准溶液滴至变为蓝色或绿色即为终点，记录EDTA 用量V 。
Ca 2+ (mmol/L) =( V*CEDTA /V水)*1000
Ca 2+ (mg/L)= Ca2+ (mmol/L) *40.08
②水中镁离子的测定原理
在pH=10时，以铬黑T 为指示剂，用EDTA 滴定出钙镁总量，减去钙的含量，即可得镁的含量。
Mg 2+(mmol/L)= (Ca2+ + Mg2+)(mmol/L) - Ca2+ (mmol/L)
Mg 2+(mg/L)= Mg2+(mmol/L)*24.31
（3）水中硫酸根离子的测定原理
在酸性介质中，氯化钡与硫酸根作用生成硫酸钡沉淀，多余的钡在镁存在下加缓冲液（pH=10），以铬黑T 作指示剂，用EDTA 标准溶液滴定至由葡萄红色变为纯蓝色，此时水样中原有的钙镁离子也被一同滴定，其所消耗的滴定剂可通过相同条件下滴定另一份未加沉淀剂的同体积的水样而扣除。为使滴定的终点清晰，应保证试样中含有一定量的镁离子，为此可用钡镁混合液作为沉淀剂。由通过空白试验而确定加入的钡镁离子所消耗的滴定剂体积，减去沉淀硫酸盐后剩余的钡镁离子所消耗的滴定剂体积，即可计算出消耗于沉淀硫酸根的钡离子，进而求出硫酸根的含量。
操作步骤：取空白样蒸馏水50ml 于三角瓶中，水样20ml+30ml蒸馏水于三角瓶中，各加入1滴甲基红指示剂，再各加入1滴1:1盐酸，此时溶液为红色，继续各加2滴1:1盐酸使其过量。加热煮沸后，各加入10ml 钡镁混合液，摇匀后继续加热煮沸。放入烘箱中烘1小时，温度设为100℃，拿出室温下冷却1小时。分别加入10ml 氯化铵缓冲溶液，加入2-3滴铬黑T 。用EDTA 标准溶液滴定至终点。
(1) 先进行初滴定，缓慢滴定时若颜色不变，记下滴定量V 1。继续滴定，若颜色仍不发生变化，则最终滴定量即为V 1。
(2) 若进行滴定时颜色发生变化，则滴定到颜色变为蓝色或绿色时即为终点。 计算：
SO 42-(mmol/L)=[(V2+V3-V 1)* C(EDTA)/V水]*1000
SO 42-(mg/L)= SO42-（mmol/L）*96.06
其中：
C (EDTA)标准溶液浓度mol/L
SO 42-空白测定消耗EDTA 标准溶液的体积V 2 ml
水样中总硬度的 Ca 2+、Mg 2+ 测定消耗EDTA 体积V 3 ml
水样消耗EDTA 标准溶液体积V 1 ml
（4）水中氯离子测定
在pH 值为6-8.5的介质中，硝酸银离子与氯离子反应生成白色沉淀。过量的银离子与铬酸钾指示剂生成砖红色铬酸银沉淀，根据硝酸银离子的消耗量计算氯离子含量，反应如下：
Ag + +Cl-→AgCl↓(白色)
2Ag + +Cr O 42-→Ag2C R O 4↓(砖红色)
无色、透明水样可直接测定氯离子，若含盐高可适当稀释，含有硫化氢则加数滴硝酸溶液（50%）煮沸除去硫化氢，若水样浑浊则过滤。
取10ml 的水样于三角瓶中用硝酸（φHhno3=50%）或碳酸钠（φNa2co3=50%）调节PH 值至6.0-8.5，加1ml 铬酸钾指示剂。用硝酸银标准溶液滴至生成砖红色沉淀物为终点，用同样方法做空白试验。
计算:
CL(mg/L)=[（C 硝（V 1硝-V 0硝）*35.45）/V ]*10
式中：C 硝—硝酸银标准溶液的浓度，mol/L
V 1硝--硝酸银标准溶液的消耗量mL
V 0硝—空白试验时硝酸银标准溶液的消耗量mL
V---试样的体积，硝酸银标准溶液的消耗量mL
35.45---与1mL 硝酸银完全反应所需要的氯离子的质量，g/mol
（5）Na ++K+测定
在陆地水质调查中，Na ++K+ 的含量一般不直接测定，因为测定比较麻烦并且需要比较贵重的设备，此时可以采油主要阴离子总量与Ca 、Mg 2+2+ 3 总量之差值计算。计算的质量浓度时，需要使用的加权平均摩尔离子质量。 Na +( Na++K+)(mmol/L)=(Cl-+2SO42-+HCO3-+2CO32-)-2(Mg2++Ca2+)
油田水矿化度分析
------六项离子分析
1、油井含水情况分析
注水开发油田，或油层有底水时，油井生产一段时间后就会出水，油井见水后，要做好以下几方面的分析工作。
（1）分析水源。
油井中的水一般包括两类，即地层水和注入水，判断方法如下： ①油层有底水时，可能是油水界面上升或水锥造成。
②离边水近时，可能是边水推进或者是边水舌进造成。这种情况通常在边水比较活跃或油田靠弹性驱动开采的情况下出现。
③水层窜通，夹层水或上下高压水层，由于套管外或地层因素引起的水层和油层窜通。
④注水开发油田，可能是注入水推至该井。
⑤油井距边水、注入水都较近时，总矿化度长期稳定不变是边水，总矿化度逐渐降低是注入水。
⑥油井投产即见水，可能是误射水层，也可能是油层本身含水（如同层水或主要水淹层）。
（2）分析主要见水层。
（3）含水率变化分析。
2、原油中为什么会含水：
原油中水分进入，主要有以下三种途径。第一种是：油层中原始原油本身就含有水。第二种是：为了保持油层压力，向油层内注入的水。第三种是：原油在贮存和运输中受气温的变化，石油容器罐内交替排出气体或吸入空气，由于空气的不断吸入，水蒸气不断进入，使原油中的水分子增加等原因。
油井见水是指采出液中由刚开始的纯油变为油水混合了，指采出液出现水的那一时刻，但含水率不一定多高。
水淹指从注水井到生产井形成了一个注水通道，注入的水全部顺这个通道流到生产井，生产井采出液绝大部分或全部都是水。
3、原油化验含水的目的意义
（1）原油化验含水的目的是为了计算纯油量，给地质人员提供资料，以采取有效措施保证原油生产。
（2）根据油层连通情况，结合原油含水资料，可判断来水方向，进一步了解地下情况，控制和改造地层。
4、油样中的水有几种方式存在？
油样中的水有四种方式存在：包括游离水、悬浮水、乳化水和溶解水。其中，游离水是指用倾斜方法就能分离出来的水；悬浮水是指一微小的颗滴散碎在原油中成机械混合的水；乳化水是指油和水均匀地乳化在一起的水；溶解水是指根据水在原油中溶解的能力而溶解在原油里的水，其数值甚小。
5、油田水矿化度概念
每升地层水中含盐总和的毫克数，叫矿化度（mg/L）。它是地层水综合分析以及判断注入水和油层水的一种重要的分析参数。
大安油田地层水一般矿化度较低，平均为4000～8400 mg/L；水型以NaHCO 3为主；PH 值一般在8左右。
矿化度广泛上指：六项离子（Na ++K+、Ca 2+、Mg 2+、Cl -、SO42-、和CO 32- +HCO3- +OH-）
6、酸碱指示剂
用于酸碱滴定的指示剂，称为酸碱指示剂。是一类结构较复杂的有机弱酸或有机弱碱，它们在溶液中能部分电离成指示剂的离子和氢离子或氢氧根离子，并且由于结构上的变化，它们的分子和离子具有不同的颜色，因而在pH 不同的溶液中呈现不同的颜色。
（1）酚酞指示剂：取1~2g酚酞，用95%乙醇溶解，并稀释至 100mL ，无需加水溶解。
酚酞的变色范围是 8.2 ～ 10.0，所以酚酞只能检验碱而不能检验酸。 通常情况下无色酚酞遇酸溶液不变色，遇中性溶液也不变色，遇碱溶液变红色。
（2）甲基橙指示剂：甲基橙的变色范围是pH ≦3.1时变红，3.1~4.4时呈橙色，pH ≧4.4时变黄。
7、测定原理与操作步骤
（1）碳酸根、重碳酸根、氢氧根的测定原理
取水样50ml 于三角瓶中，加2-3滴酚酞指示剂，若水样出现红色，用标准盐酸滴定至无色（pH=8.3左右），此时水样所含的氢氧化物完全与酸作用，碳酸盐变成重碳酸盐，消耗盐酸量为V 1；再加3-4滴甲基橙指示剂，继续滴加盐酸至橙红色（pH=4.4），此时水中重碳酸根全部中和，消耗盐酸量为V 2。
若加入酚酞后水样呈现无色，则直接滴加甲基橙指示剂至水样呈黄色，再用盐酸标准溶液滴至橙红色为终点。由盐酸用量求出其含量，其反应式如下：
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Na 2CO 3 + HCl = NaHCO3 + NaCl
NaHCO 3 + HCl = NaCl+ H2O + CO2
（2）水中总硬度Ca 、Mg 的测定
水中总硬度的测定一般采用络合滴定法，用EDTA （乙二胺四乙酸）标准溶液直接滴定水中。Ca 、Mg 总量，然后以Ca 换算为相应的硬度单位。
络合滴定法：以络合反应为基础的滴定分析方法称为络合滴定法。在络合2+2+
反应中，提供配位原子的物质称为配位体，即络合剂。它们与金属离子的络合反应是逐级进行的；
分子或者离子与金属离子结合，形成很稳定的新的离子的过程就叫络合反应，生成的物质叫络合物
缓冲溶液：由弱酸及其盐、弱碱及其盐组成的混合溶液，能在一定程度上抵消、减轻外加强酸或强碱对溶液酸度的影响，从而保持溶液的pH 值相对稳定。
用EDTA 滴定Ca 、Mg 总量时，一般是在pH=10的缓冲液中进行（此时Ca 、Mg 都是游离状态），用铬黑T 作指示剂。滴定前，铬黑T 与少量的Ca 、Mg 离子络合成酒红色络合物，绝大部分的Ca 、Mg 离子处于游离状态。随着EDTA 的滴入，Ca 、Mg 离子的络合物的条件稳定常数大于铬黑T 与Ca 、Mg 离子络合物的条件常数，因此EDTA 夺取铬黑T 络合物中的金属离子，将铬黑T 游离出来，溶液呈现游离铬黑的蓝色，指示滴定终点的到达。
滴定前：Ca 2+ + 铬黑T → Ca-铬黑T
Mg 2+ + 铬黑T → Mg-铬黑T
滴定中：Ca 2+ + EDTA → Ca-EDTA
Mg 2+ + EDTA → Mg-EDTA
滴定终点：Ca-铬黑T + EDTA → Ca-EDTA + 铬黑
Mg-铬黑T + EDTA → Mg-EDTA + 铬黑
操作步骤：用移液管吸取20毫升水样于三角瓶中，加入10毫升氯化铵缓冲溶液，加入2--3滴铬黑T 指示剂，此时溶液呈现玫瑰红色，立即用EDTA 标准溶液滴定，在滴定过程中注意充分的摇匀，特别是快到终点时速度放慢，滴定至玫瑰红色变为蓝色或绿色为止，记录EDTA 标准溶液的体积V 。
计算： (Ca2+ + Mg2+)(mmol/L) =( V*CEDTA /V水)*1000
①水中钙离子的测定原理
在碱性（pH=12）溶液中，钙离子与钙试剂生成酒红色络合物，其不稳定常数大于钙与EDTA 络合物的不稳定常数，如果用EDTA 滴定钙，钙试剂则被取代出来，溶液由红转为钙试剂的蓝色，作为终点。
当pH=12时，镁离子生成氢氧化镁沉淀，不与EDTA 作用。
操作步骤：取水样20ml ，加入氢氧化钠缓冲溶液10ml ，加入钙试剂少许，
用EDTA 标准溶液滴至变为蓝色或绿色即为终点，记录EDTA 用量V 。
Ca 2+ (mmol/L) =( V*CEDTA /V水)*1000
Ca 2+ (mg/L)= Ca2+ (mmol/L) *40.08
②水中镁离子的测定原理
在pH=10时，以铬黑T 为指示剂，用EDTA 滴定出钙镁总量，减去钙的含量，即可得镁的含量。
Mg 2+(mmol/L)= (Ca2+ + Mg2+)(mmol/L) - Ca2+ (mmol/L)
Mg 2+(mg/L)= Mg2+(mmol/L)*24.31
（3）水中硫酸根离子的测定原理
在酸性介质中，氯化钡与硫酸根作用生成硫酸钡沉淀，多余的钡在镁存在下加缓冲液（pH=10），以铬黑T 作指示剂，用EDTA 标准溶液滴定至由葡萄红色变为纯蓝色，此时水样中原有的钙镁离子也被一同滴定，其所消耗的滴定剂可通过相同条件下滴定另一份未加沉淀剂的同体积的水样而扣除。为使滴定的终点清晰，应保证试样中含有一定量的镁离子，为此可用钡镁混合液作为沉淀剂。由通过空白试验而确定加入的钡镁离子所消耗的滴定剂体积，减去沉淀硫酸盐后剩余的钡镁离子所消耗的滴定剂体积，即可计算出消耗于沉淀硫酸根的钡离子，进而求出硫酸根的含量。
操作步骤：取空白样蒸馏水50ml 于三角瓶中，水样20ml+30ml蒸馏水于三角瓶中，各加入1滴甲基红指示剂，再各加入1滴1:1盐酸，此时溶液为红色，继续各加2滴1:1盐酸使其过量。加热煮沸后，各加入10ml 钡镁混合液，摇匀后继续加热煮沸。放入烘箱中烘1小时，温度设为100℃，拿出室温下冷却1小时。分别加入10ml 氯化铵缓冲溶液，加入2-3滴铬黑T 。用EDTA 标准溶液滴定至终点。
(1) 先进行初滴定，缓慢滴定时若颜色不变，记下滴定量V 1。继续滴定，若颜色仍不发生变化，则最终滴定量即为V 1。
(2) 若进行滴定时颜色发生变化，则滴定到颜色变为蓝色或绿色时即为终点。 计算：
SO 42-(mmol/L)=[(V2+V3-V 1)* C(EDTA)/V水]*1000
SO 42-(mg/L)= SO42-（mmol/L）*96.06
其中：
C (EDTA)标准溶液浓度mol/L
SO 42-空白测定消耗EDTA 标准溶液的体积V 2 ml
水样中总硬度的 Ca 2+、Mg 2+ 测定消耗EDTA 体积V 3 ml
水样消耗EDTA 标准溶液体积V 1 ml
（4）水中氯离子测定
在pH 值为6-8.5的介质中，硝酸银离子与氯离子反应生成白色沉淀。过量的银离子与铬酸钾指示剂生成砖红色铬酸银沉淀，根据硝酸银离子的消耗量计算氯离子含量，反应如下：
Ag + +Cl-→AgCl↓(白色)
2Ag + +Cr O 42-→Ag2C R O 4↓(砖红色)
无色、透明水样可直接测定氯离子，若含盐高可适当稀释，含有硫化氢则加数滴硝酸溶液（50%）煮沸除去硫化氢，若水样浑浊则过滤。
取10ml 的水样于三角瓶中用硝酸（φHhno3=50%）或碳酸钠（φNa2co3=50%）调节PH 值至6.0-8.5，加1ml 铬酸钾指示剂。用硝酸银标准溶液滴至生成砖红色沉淀物为终点，用同样方法做空白试验。
计算:
CL(mg/L)=[（C 硝（V 1硝-V 0硝）*35.45）/V ]*10
式中：C 硝—硝酸银标准溶液的浓度，mol/L
V 1硝--硝酸银标准溶液的消耗量mL
V 0硝—空白试验时硝酸银标准溶液的消耗量mL
V---试样的体积，硝酸银标准溶液的消耗量mL
35.45---与1mL 硝酸银完全反应所需要的氯离子的质量，g/mol
（5）Na ++K+测定
在陆地水质调查中，Na ++K+ 的含量一般不直接测定，因为测定比较麻烦并且需要比较贵重的设备，此时可以采油主要阴离子总量与Ca 、Mg 2+2+ 3 总量之差值计算。计算的质量浓度时，需要使用的加权平均摩尔离子质量。 Na +( Na++K+)(mmol/L)=(Cl-+2SO42-+HCO3-+2CO32-)-2(Mg2++Ca2+)