Файл: Левит А.М. Анализ газа и дегазация при разведке нефтяных, газовых и угольных месторождений.pdf

и термовакуумный методы дегазации могут наряду с другими мето­ дами применяться при геохимических исследованиях.

Таблица И

Содержание углеводородов и окиси углерода в газах, извлеченных при дегазации воды, глинистого раствора (d= 1,24 г/см3) и шлама с добавкой и без добавок нефти

Происхождение углекислого газа, извлекаемого при дегазации воды, глинистого раствора, шлама и керна

При дегазации воды, глинистого раствора, шлама .и керна на термическом и термовакуумном дегазаторах наряду с углекислым газом, поступившим в раствор из пласта, извлекается углекислый газ, образовавшийся в результате разложения бикарбонатов, со­ держащихся в дегазируемой пробе [37].

Известно, что в растворе бикарбонаты находятся в равновесии

Под влиянием температуры и вакуума равновесие нарушается, и бикарбонаты постепенно разлагаются. Для выяснения возможности разложения растворенных в воде бикарбонатов при кипячении воды под вакуумом при температурах ниже 50° были проделаны следую­ щие опыты [25].

В три колбочки наливали по 100 мл хорошо прокипяченной дистиллированной воды. Первую оставляли для контроля,

43

во второй растворяли 0,5 г бикарбоната натрия, а в третьей— 1 г бикарбоната натрия. Вода, содержащая растворенный бикарбонат,

вприсутствии фенолфталеина давала слабо-розовое окрашивание, что указывало на отсутствие заметных количеств свободной углекислоты.

Воду из всех трех колбочек подвергали дегазации на термо­ вакуумном дегазаторе в течение 30 мин при 45°, а извлеченные газы анализировали на содержание в них углекислого газа.

Проведенные опыты показали, что газы, извлеченные из чистой воды, не содержали углекислого газа. Газы, извлеченные из воды,

вкоторой было растворено 0,5 г бикарбоната натрия, содержали 6,1 мл углекислого газа, а газы, извлеченные из воды, в которой был растворен 1 г бикарбоната натрия, содержали 16 мл углекис­ лого газа, т. е. в 2,5 раза больше. Выделение значительных коли­ честв углекислого газа отмечено также при кипячении раствора бикарбоната натрия при более низких температурах.

Кроме того, нами установлена зависимость количества угле­ кислого газа, выделяющегося при кипячении глинистого раствора, от его плотности, т. е. от содержания глины, а следовательно, и бикарбонатов в глинистом растворе. Проведены также опыты по определению скорости выделения углекислого газа при термоваку­

умной дегазации глинистого раствора при различных температурах без каких-либо добавок.

Установлено, что при кипячении глинистых растворов, приго­ товленных из Кудиновской и Челекенской глин, выделяются значи­ тельные количества углекислого газа. Количество его зависит от времени кипячения. Так, при кипячении глинистого раствора объе­ мом 250 см3 в течение 20 мин выделилось 16 мл углекислого газа, а в течение 60 мин — 27 м,л, т. е. в 1,7 раза больше.

Для улучшения качества глинистого раствора в процессе буре­ ния скважины часто добавляют к нему соду и щелочь. Для выяс­ нения влияния этих реагентов на скорость образования углекислого газа мы проделали следующий опыт. К глинистому раствору до­ бавляли различные количества карбоната натрия или едкого калия и кипятили его при 70° на приборе ГБЭ. Для контроля кипятили при этих же условиях глинистый раствор без добавок. Полученные результаты приведены в табл. 12.

Из табл. 12 видно, что добавление соды и едкого калия резко снижает количество углекислого газа, выделяющегося в единицу времени. Так, добавление 10 г соды на 1 л раствора снизило коли­ чество выделившегося углекислого газа в 20 раз, добавление 0,75 г едкого калия на 1 л раствора снизило количество выделившегося углекислого газа в 54 раза. Это связано с тем, что углекислый газ взаимодействует с щелочью по уравнению 2КОН + С 02 —>- К2СО3+ + Н20.

Опыты, проведенные с добавлением едкого натра, показали, что при введении 1,24 г едкого натра на 1 л глинистого раствора коли­ чество углекислого газа снизилось в 120 раз.

44

Таблица 12

Влияние добавок карбоната натрия и едкого калия на скорость образования углекислого газа при кипячении глинистого раствора

Из приведенных данных видно, что при термической и термо­ вакуумной дегазациях глинистого раствора происходит непрерыв­ ное выделение углекислого газа вследствие разложения содержа­ щихся в нем бикарбонатов.

Необходимо учесть, что присутствие в анализируемой смеси значительного количества углекислого газа влияет на результаты общего и компонентного анализов углеводородных газов [37] при использовании газоанализаторов с катарометрами и термохимиче­ скими детекторами. Газоанализаторы с пламенно-ионизационными детекторами к углекислому газу не чувствительны.

Из изложенного следует.

1.При наличии углекислого газа в газовой смеси, извлеченной из бурового раствора, нельзя определить, поступил он из пласта или образовался в результате разложения бикарбонатов, содержа­ щихся в .буровом растворе.

2.На образование углекислого газа при дегазации проб буро­

вого раствора влияют: содержание бикарбонатов в буровом ра­ створе, температура и продолжительность дегазации, а также при­ сутствие щелочи или соды в буровом растворе.

3. Содержание углекислого газа в воде или фильтрате глини­ стого раствора нельзя определить дегазацией, его следует опреде­ лить титрованием щелочью в присутствии фенолфталеина и сегнетовой соли сразу после отбора пробы.

Происхождение водорода, извлекаемого при дегазации воды, глинистого раствора, шлама и керна

Визвлеченных при дегазации воды, глинистого раствора, шлама

икерна газах часто присутствует водород [23, 24]. Наличие водо­ рода в анализируемой смеси при суммарном анализе углеводород­ ных газов на газоанализаторах с катарометрами или с термохи­ мическими детекторами приводит к искажению результатов ана­

45

сгорании углеводородов. Газоанализаторы с пламенно-ионизаци­ онными детекторами к водороду не чувствительны.

Для решения вопроса о происхождении водорода, содержа­ щегося в газах, извлекаемых из воды, глинистого раствора, шлама и керна при их дегазации на термических дегазаторах конструкции Субботы и Вассерберга, мы определили водородный фон этих при­ боров. Для этого дегазаторы заполняли водопроводной водой, ко­ торую кипятили в течение 2 ч, а выделившиеся при кипячении газы анализировали на содержание водорода. Полученные резуль­

ется при дегазации воды в стеклянном термическом дегазаторе. Выделение водорода наблюдалось нами не только при кипяче­ нии воды при 100°, но и при нагревании ее в металлических бачках

при температурах 60 и 70°.

Многократное повторение опытов подтвердило полученные ре­ зультаты.

Эти опыты убедительно показали, что водород всегда выделя­ ется при кипячении воды в дегазаторе из железа или оцинкован­ ного железа. Интересно, что после полной дегазации воды в этих дегазаторах можно было при дальнейшем кипячении наблюдать равномерное выделение пузырьков водорода.

Чтобы выяснить пригодность различных материалов для изго­ товления термических и термовакуумных дегазаторов, были про­ деланы следующие опыты.

В колбы емкостью 1000 мл помещали по 400 г пластинок раз­ личных металлов с приблизительно одинаковой поверхностью. Колбы заполняли водопроводной водой, присоединяли к холодиль­

46

нику стеклянного термического дегазатора Т и интенсивно кипя­ тили в течение 2 ч. Результаты опытов приведены в табл. 14.

Таблица 14

Содержание водорода в газах, извлеченных при кипячении воды в присутствии различных металлов

Из табл. 14 видно, что наибольшее количество водорода выдели­ лось при кипячении воды в колбе с пластинками из оцинкованного железа. Водород полностью отсутствовал в газах, извлеченных при кипячении воды в колбах с пластинками из меди.

Многократное повторение опытов подтвердило полученные данные.

Результаты опытов показывают, что для определения содержа­ ния водорода в изучаемом образце дегазацию следует проводить в дегазаторе, не содержащем железных деталей, приходящих в со­ прикосновение с дегазируемым образцом.

Для отбора проб воды и глинистого раствора иногда применя­ ются пробоотборники из оцинкованного железа. Известно, что в глинистом растворе, применяемом при бурении скважины, часто содержатся значительные количества щелочи. Для выяснения воз­ можности образования водорода при взаимодействии щелочного глинистого раствора со стенками пробоотборника был проведен следующий опыт.

В пять колбочек загружали по 40 г оцинкованного железа в виде пластинок одинакового размера и в каждую добавляли по 10 мл 1%-ного раствора едкого калия. Колбочки плотно закрывали резиновыми пробками со стеклянными отводными трубками, концы которых при помощи каучуковых трубок закрывали заглушками. Затем эти колбы поочередно присоединяли к вакуумному дегаза­ тору для извлечения образовавшихся газов при комнатной темпе­

ратуре.

Первая колба дегазировалась непосредственно после зарядки, вторая — через 1 ч, третья — через 2 ч, четвертая — через 3 ч, а пятая — через 15 ч после зарядки.

Опыт показал, что при хранении пластинок из оцинкованного железа в 1 %-ном растворе щелочи образуется водород, и количе­ ство его повышается при увеличении времени хранения. Так, после 1 ч хранения выделилось 0,1 мл водорода, после 3 ч — 0,6 мл, а после 15 ч — 24 мл.

47