Mühazirə 1 Nanotexnologiya

Neft yataqları sularının kimyəvi tərkibi
Lay sularını öyrənmək üçün əsas üsullardan biri onların fiziki parametrlərinin və kimyəvi tərkibinin analizidir. Lay suları ilə təmas edən süxurların tərkibini təşkil edən mineral maddələrə görə həmin sularda həll olmuş mineral maddələrin miqdarı və tərkibi geniş hüdudda dəyişir. Quyudan su nümunəsi götürərək, kimyəvi tərkibini müəyyən etdikdən sonra hansı horizonta məxsus olduğunu müəyyən etmək olar.
Neft yataqlarının lay sularının tərkibində Na, K, Ca, Mg və digər metalların mineral duzları olur. Səmt sularının tərkibində ən çox natrium ionları, çox az miqdarda isə qələvi-torpaq metalların duzları vardır. Lay sularının tərkibində ən çox iştirak edən duzlar xloridlərdir. Onların miqdarı ümumi duzların 80-85%-ni təşkil edir. Daha sonra karbonatlar (CO₃ ionları), bikarbonatlar (HCO₃ ionları), metan (CH₄), bəzi lay sularının tərkibində hidrogen-sulfidə (H₂S) və dəmirin, alüminiumun, silisiumun oksidlərinə (Fe₂O₃, SiO₂, Al₂O₃) rast gəlinir. Bunlardan başqa, lay sularının tərkibində karbon qazına (CO₂), bəzən isə qiymətli elementlərdən yod və brom, üzvi maddələr (naften turşularının birləşmələrinə) də müşahidə edilir.
Aşağıdakı əlamətlərinə görə səmt suları içməli və dəniz suyundan fərqlənirlər:

• 
  yüksək dərəcədə minerallaşmasına görə;
  
• 
  tərkibində sulfat birləşmələrinin olmasına və ya olmamasına görə;
  
• 
  tərkibində kalsium-xlor duzunun az olmasına görə.
  

Mineral duzlar həll olduqda ionlara parçalanır: mənfi yüklü turşu qalıqları anionlar, müsbət yüklü metal ionlar isə kationlar adlanır. Neft yataqlarının lay sularının tərkibindəki anionların cəmi (milliqram/ekvivalentlə) kationların cəmi ilə bərabərdir.
Adətən, karbohidrogen yataqlarının səmt sularında aşağıdakı ionlar iştirak edir:

• 
  müsbət yüklənmiş ionlar (kationlar) – H⁺, K⁺, Na⁺, NH₄⁺, Mg⁺², Ca⁺²,
  

Fe⁺², Mn⁺²

• 
  mənfi yüklənmiş ionlar (anionlar) - OH^-, Cl^-, SO₄^-2, HCO₃^-,
  

Kimyəvi təmiz su elektrik cərəyanı keçirməyən mühitdir, lakin lay sularının daxilində müxtəlif yüklü ionların olması onların elektrik keçirmə qabiliyyətinə kömək edir. Beləliklə, lay sularının duzluluğu artdıqca onların elektrik keçirmə qabiliyyəti də artmış olur. Lay sularının bu göstəricisindən neftqazçıxarma sənayesində geniş miqyasda istifadə edilir. Karotaj diaqramlarında neftli və sulu obyektlərin dərinliyinin eləcə də, quyuya daxil olan lay sularının yerinin təyin edilməsində bu göstərici kömək edir.
Karbohidrogen yataqlarının işlənilməsi zamanı hasil edilən səmt sularının kimyəvi tərkibinin müəyyən edilməsində, tərkibində iştirak edən duzların miqdarını çəki və ya fazilə deyil, ion formasında, yəni bir litr suda milliqram ionlar ilə ifadə etmək qəbul edilmişdir.
Palmer üsuluna görə kimyəvi analiz aparılaraq, kation və anionların cəmi milliqramla hesablanır və nəticədə lay suyunun xassəsi təyin edilir. Səmt sularının tərkibində həll olmuş mineral duzların ionları məhlula müəyyən xassə verir ki, məsələn, xörək duzunun (NaCl) sulu məhlulu yumşaqlıq xassəsinə, kalsium xlorun (CaCl₂) sulu məhlulu isə codluq xassəsinə malik olur.
Səmt suları duzluluq və qələvilik göstəriciləri ilə xarakterizə olunur. Duzluluq dedikdə, səmt sularının tərkibində qüvvəli turşuların ionlarının (SO₄^2-, Cl^-) olmasını, qələvilik isə zəif turşu ionlarının (HCO₃^-, CO₃^2-) iştirak etməsidir [15].
Palmer üsuluna əsasən lay sularının öyrənilməsi zamanı iki cür duzluluğun və iki cür qələviliyin olması qəbul edilmişdir;
Birinci duzluluq – qələvi metalların (Na, K) qüvvətli turşularla (H₂SO₄, HCl) yaratdığı duzlardır və S₁ ilə işarələnir.
İkinci duzluluq – qələvi torpaqmetalların (Ca, Mg) qüvvətli turşularla (H₂SO₄, HCl) yaratdığı duzlar və S₂ ilə işarələnir.
Birinci qələvilik – qələvi metallarla (Na, K) zəif turşuların yaratdığı duzlardır və A₁ hərfi ilə işarələnir.
İkinci qələvilik – qələvi torpaqmetalların (Ca, Mg) zəif turşularla (NaHCO₃) yaratdığı kimyəvi birləşmələr və A₂ hərfi ilə işarələnir.
Beləliklə, xarakterinə görə neftlə hasil edilən səmt sularını şərti olaraq 2 tipə birinci qələvilik olan səmt sularına “qələvi sular”, ikinci duzluluq olan səmt sularına “cod” sulara bölünür. Birinci tip əsasən, kalsium-xlorid, ikincisi isə natrium-hidrokarbonat tərkiblidir. Cod tipli səmt sularında duzların miqdarı və minerallığı qələvi tipə nisbətən çoxdur. Cod suda duzların miqdarı bəzən 200 q/l-dək, qələvi tipdə isə bu rəqəm 70 q/l həddindən çox deyildir. Lay sularının tipi laboratoriya şəraitində müəyyənləşdirilir. Əsas analiz forması onda olan ionların mövcudluğu və miqdarıdır.
Yüksək konsentrasiyaya malik lay suları V.A. Sulin təsnifatına görə isə 4 genetik qrupa bölünmüşdür:

• 
  natrium-sulfat (NS);
  
• 
  natrium-hidrokarbonat suları (NHK);
  
• 
  kalsium-xlor suları (KX);
  
• 
  maqnezium-xl xlor (MX).
  

Lay suyunun laboratoriyada analizi zamanı hansı tipə aid olduğunu Palmer üsulu ilə müəyyənləşdirirlər [16]:
r (Na⁺+K⁺) / rCl^- (1)
Burada nisbətin qiyməti vahiddən böyükdürsə, lay suyu natrium-sulfid tipə (qələvili suya) aiddir. Vahiddən az qiymət aldıqda isə kalsium-xlorid və ya maqnezium-xlorid tipə, “cod” suya aiddir. Düstürda olan r-hərfi lay suyunda ionların mq/ekv miqdarını göstərir. Əgər “qələvi”li suyun natrium-hidrokarbonat və ya natrium-sulfatlı tipə aid olduğunu müəyyənləşdirmək lazımdırsa, onda nisbətlər aşağıdakı düsturla müəyyən edilir:

r (Na⁺+K⁺) / r SO₄ ^-2 (2)

Düsturdakı r – suda ionların mq/ekv miqdarını göstərir. Nisbətin qiyməti vahiddən kiçikdirsə, lay suyu natrium-sulfat tipə, vahiddən böyükdürsə natrium-hidrokarbonat tipə aid edilir.
r (Na⁺+K⁺) / rCl^- > 1 (3)
Bu düsturda (rCl^--Na⁺)/rMg⁺² nisbətini yazmaqla, hesablamanı aparmaq olar. Vahiddən böyük və ya kiçik olmasından asılı olaraq onun maqnezium-xlorid və ya kalsium-xlorid tipə aid olduğunu müəyyənləşdirmək mümkündür.