《油田化学》--分章节核心知识点总结

《油田化学》--分章节核心知识点总结（共1篇）

《油田化学》--分章节核心知识点总结 篇1

中国石油大学（北京）《油田化学》--分章节核心知识点总结

第一章 表面活性剂

0 表面活性剂定义：少量存在就能显著降低溶剂表面张力的物质

1.各种物质的水溶液（浓度不大时）的表面张力和浓度的关系归纳为三种类型：

面张力γ随浓度C上升略有上升的物质，如NaCl、HCl等。

②表面张力随浓度上升而下降，如CH3CH2OH等(表面活性物质)。③表面张力在稀浓度时急剧下降，如RSO3Na等(表面活性剂)。

(1)离子型活性剂—凡能在水溶液中电离生成离子的称离子型活性剂。

(2)非离子型活性剂—凡在水溶液中不能电离成为离子的称为非离子活性剂。

浊点产生的原因 ：非离子型活性剂，其与水分子缔合形成氢键而溶解。氢键不稳定，温度升高，氢键断裂，所以活性剂析出，溶液变混浊，出现浊点主要由非离子活性剂分子结构决定。

3活性剂降低表面张力的原因： 这主要是由于具有两亲性的表面活性剂分子，取代了表面上的水分子，改变了表面分子所受的不对称力，降低了表面过剩自由能，也就是说由于活性剂分子在溶液表面上的吸附，导致溶液表面张力降低 *4 胶束：表面活性剂分子的聚集体和缔合体或结合体

*5临界胶束浓度：表面活性剂在溶液中开始明显形成胶束的浓度，以cmc表示。浓度越大，则形成的胶束越多。* 6形成胶束的原因：活性剂分子的两亲性，即存在着亲水基团和亲油基团。*7表面活性剂的作用：（1）加溶作用：活性剂溶液形成的胶束，使难溶物质的溶解度显著增中的作用。（2）润湿反转作用（3）起泡作用（4）乳化作用：使两种互不相溶的液体形成乳状液，并具有一定稳定性的作用（5）洗净作用

*第二章

油田高分子

* 1常用术语

单体：组成高分子化合物的简单分子

* 链节: 组成高分子化合物的基本结构单元 * 聚合度：高分子含有单体结构单元的数目

2加聚反应：由许多相同或不同的低分子化合为高分子，但无低分子产生 *（1）均聚反应：只有一种单体进行的加聚反应称均聚反应。

*（2）共聚反应：由两种或两种以上的不同单体进行的加聚反应称共聚反应。*

共聚的类型有四种：交替共聚、无规共聚、嵌段共聚、接枝共聚。

3缩聚反应：单体分子相互作用形成聚合物时，同时析出H2O、NH3、ROH等小分子化合物的反应 *4高分子溶液粘度

* 相对粘度：表示溶液粘度比溶剂粘度大的倍数。* 增比粘度：表示溶液粘度比溶剂粘度增加的分数。

* 比浓粘度：表示所有高分子在浓度C 的情况下，对溶液粘度的贡献，其值随C的变化而变化。

特性粘度：表示单个高分子在浓度C的情况下，对溶液粘度的贡献，它是无限稀释高分子溶液的比浓粘度，其值与浓度无关。

剪切速率的影响

5减阻作用：加入少量高分子化合物，使流体流过固体表面的摩擦阻力大大降低的作用叫减阻作用。6减阻机理：（1）高分子排列取向。（2）边界效应。（3）湍流减阻机理。7影响减阻的因素

（1）高分子结构类型的影响：减阻效果最好的高分子其分子结构为线型、长链、柔性的大分子，支链增加，减阻效果降低。

（2）分子量及浓度的影响：同一高分子，分子量越大，减阻率越高。（3）溶剂的影响：高分子在溶剂中的溶解性越好，减阻效果越好。

（4）高分子降解的影响：流速大，高分子减阻率高，但流速太大，高分子受剪切力大易发生断链而降解，高分子变成小分子了，线团直径变小，粘弹性也就降低，所以减阻率大大下降。

8交联：高分子靠胶黏剂的共价键结合而成络合：指高分子与金属离子形成配位键而连接起来的

第三章

1聚合物溶液在多孔介质中滞留：吸附，机械捕集，物理堵塞。2波及系数：指驱油剂波及到的油层容积与整个含油容积的比值

洗油效率：指驱油剂波及到的油层所采出的油量与这部分油层储量的比值 3聚合物驱油机理：通过减小水油流度比的机理，起提高原油采收率作用 4选择驱油用聚合物的要求

(1)增粘性好。少量加入能增加溶液的粘度.(2)热稳定性好。在地层温度下不会使粘度大幅度下降.

（3)化学稳定性好。与地层水和注入水不起化学反应而使粘度下降；配伍性好，不与地层Ca2＋、Mg2+等离子产生沉淀而堵塞地层.(4)滞留量少。在地层中吸附量少，较低的粘度就有明显效果.(5)抗剪切能力强。经泵和井眼时机械降解少.(6)来源广，价格低 5表面活性水驱油机理

（1）低界面张力机理（2）润湿反转机理（3）降低亲油油层的毛管阻力（4）可以使油乳化 6表面活性剂选择条件: 降低油、水界面张力的能力强；(2)润湿反转能力强；(3)乳化能力较好；(4)受地层离子影响小，抗盐性，不与地层Ca2+、Mg2+发生沉淀。(5)吸附性差。

7胶束：是表面活性剂分子在溶液中形成的聚集体

胶束溶液：油水活性剂，助活性剂在适当比例下自发形成的透明或半透明的稳定体系。

微乳液：互不相容的两种液体所形成的分散体系

8微乳液驱油机理：(1)混相驱微乳液可以增溶油和水，与油水混溶达到混相驱(2)超低界面张力非混相驱(3)增加驱替剂的粘度，提高扫油效率 9泡沫稳定机理：（1）叠加的气阻效应提高了波及系数（2泡沫的粘度大于水，改善了流度比 10碱驱提高原油采收率机理：（1）降低油水界面张力（2）乳化作用，碱性水与原油中的有机酸生成的活性剂可使油乳化（4）由油湿反转为水湿（5）溶解硬质界面膜

第四章 酸化及酸液添加液

1酸化：用酸或潜在酸处理油气层,以恢复或增加油气层渗透率,实现油气井增产和注水井增注的一种技术 2酸洗：酸洗就是用少量的酸，对施工或采油过程中可能造成的射孔孔眼的堵塞和井筒中的酸溶性结垢进行溶解并及时返排酸液，以防止酸不溶物重新堵塞孔眼和井壁的一种油气井增产措施。

3基质酸化：是指在低于岩石破裂压力的条件下，将酸液注入油气层，使之沿径向渗入油气层，溶解孔隙及喉道中的堵塞物

4压裂酸化：是在足以压开油气层形成裂缝或张开油气层原有裂缝的压力下，对油气层挤酸的一种工艺 5常规酸酸化：是指直接使用盐酸处理碳酸盐岩油气层或碳酸盐胶结的砂岩油气层和直接使用氢氟酸或土酸处理泥质胶结的砂岩油气层。

6缓速酸酸化：是指用缓速酸（它是为延缓酸与油气层岩石的反应速度，增加酸的有效作用距离而配制的酸）处理油气层的酸化。

7酸盐岩油气层酸化压裂原理：在高于油气层吸收能力的排量下，往油气层中挤酸液，使井底压力逐渐憋高，一旦井底压力上升到高于岩石的破裂压力，就会把油气层岩石中原有的天然裂缝撑开而加宽，达到砂岩油气层酸化的 目的。8影响砂岩油气层酸化效果的几个主要因素

粘土矿物的水化膨胀和微粒运移造成油气层损害。（2）酸化后形成二次沉淀造成油气层损害。（a）氟化物沉淀。（b）氢氧化物沉淀。（3）排液不及时造成油气层损害。4）砂岩油气层受钻井完井污染情况对酸化效果影响很大。（5）酸化压裂对砂岩油气层酸化效果的影响

9稳定铁离子防止其产生沉淀的方法：络合法，还原法，控制pH值法 10表面活性剂的主要作用

助排（降低界面张力和毛管阻力）2．缓速（阻止H向岩面传递，降低酸岩反应速度）3．分散与悬浮固体颗粒4．防乳化与破乳（防止酸与油乳化）5．消泡6．乳化7起泡

第五章 压 裂 液

1油层水利压裂定义：在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将具有一定粘度的液以大于油层的吸收能力向油层注入，使井筒内压力逐渐增高。

当压力增高到大于油层破裂所需要的压力时，油层就会形成对称于井眼的裂缝

当油层形成裂缝后,随着液体的不断注入,裂缝也会不断的延伸与伸展,直到注入速度与油层吸入速度相等时,裂缝停止延伸,如果撤去外压,裂缝重新闭合,必须注入支撑剂,使裂缝保持张开状态,并保持高的导流能力.2压裂液分类：（1）前置液。（2）携砂液。（3）顶替液。3压裂液性能要求:(1)滤失小这是造长缝、宽缝的重要性能。压裂液的滤失性主要取决于它的粘度，地层流体性质与压裂液的造壁性，粘度高则滤失小。在压裂液中添加降滤失剂能改善造壁性大大减少滤失量。

(2)悬砂能力强。压裂液只要有较高的粘度、砂子即可悬浮于其中，这对砂子在缝中的分布是非常有利的。但粘度不能太高，如果压裂液的粘度过高，则裂缝的高度大，不利于产生宽而长的裂缝。

(3)摩阻低。摩阻过高，将会大大提高井口压力，降低施工排量，甚至造成施工失败。(4)稳定性好。压裂液在温度升高和机械剪切下，粘度不发生大幅度降低。

(5)配伍性好。压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体相接触，不应产生不利于油气渗滤的物理、化学反应，即不引起地层水敏及产生颗粒沉淀。

(6)低残渣。要尽量降低压裂液中的水不溶物含量和返排前的破胶能力，减少其对岩石孔隙及填砂裂缝的堵塞，增大油气导流能力。

(7)易返排。裂缝一旦闭合，压裂液返排越快、越彻底，对油气层损害越小。(8)货源广，便于配制，价格便宜。

4水基压裂液的分类:（1）植物胶衍生物压裂液(2)纤维素衍生物压裂液(3)合成聚合物压裂液

5植物胶水基冻胶压裂液分类（1）田菁胶压裂液（2）瓜胶压裂液（3）香豆胶压裂液（4）摩芋胶压裂液

6油基压裂液优点:(1)油的相对密度小，液柱压力低，有利于低压油层压

裂后的液体返排，但需提高泵注压力；(2)油与地层岩石及流体相容性好，基本上不会造成水堵，乳堵和粘土膨胀与迁移而产生地层渗透率降低(3)油基压裂液适用于低压、强水敏地层，在压裂作业中

所占比重较低。7泡沫压裂液的性质（1）携砂能力强。（2）对油气层损害较小。（3）排液条件优越。（4）由于粘度高裂缝宽度大，支撑物可铺置于裂缝深处，所以裂缝导流能力高（5）泡沫压裂液降滤失性好。（6）泡沫压裂液为清水降阻的40%-66%，有利于穿透压裂。

8降滤失剂的作用：①有利于提高压裂液效率，降低压裂液成本。②造长而宽的裂缝，使裂缝具有较高导流能力。③减少滞留，减少对油气层的损害。（4）少压裂液对水敏性油气层的损害。

第六章

化学防蜡及清蜡

1决定原油流动性的因素：：（1）粘度。原油粘度高，流动阻力就大（2）凝固点。一般来说，含腊量大临固点高，油井

结蜡约严重，流动粘度高（3）屈服值。一定温度下，源于停输后，使原油重新流动的最小压力

2油井结蜡现象及原因：蜡一般溶在原油中，油从井筒上升，系统的压力下降，气体从原油中逸出，并发生膨胀，吸热，导致原油温度降低，同时由于气体会把原油中的轻组分带出一部分，使原油的溶蜡能力降低，石蜡从原油中析出，造成油管结蜡.3物理法减少蜡沉积（1）玻璃油管（2）涂料油管 4防蜡机理（1）水膜理论

表面活性剂水溶液能大大降低水的表面张力，并具有润湿作用，容易润湿与之接触的表面，如油管、套管、抽油杆表面，并在其表面形成一层极性水膜，石蜡为非极性烃，故石蜡不易在设备或管张表面沉积。（2）蜡晶改性理论 A分散理论

防蜡剂分子在蜡分子析出之前先从原油中析出，形成结晶中心，使蜡晶在防蜡剂边上结晶，蜡晶被分散了，不能聚集长大，从而减轻了蜡在设备上的沉积。B 共晶理论

防蜡剂分子与蜡分子同时析出，与蜡分子共结晶，使蜡晶不能聚集长大，减轻了蜡在设备表面上的沉积。C吸附理论

防蜡剂分子在蜡分子刚析出之后，立即从原油中析出，吸附在蜡分子表面，改变了蜡的固有结晶形态，使蜡晶不能聚集长大，从而减轻了蜡在设备上的沉积。

第七章 油水井化学堵水

1产水的危害：降低油气产量．增加地面作业费用 2堵水措施

（1）机械堵：利用机械方法或纯物理作用封堵水层，一般用封隔器将出水层在井筒内卡开，以防止水流入井内。（2）化学堵：利用化学方法和化学堵剂通过化学作用封堵水层或油层的方法。（3）非选择性堵水：堵剂在油井地层中能同时封堵油层和水层的化学堵。

（4）选择性堵水：堵剂只与水起作用而不与油起作用，故只在水层造成堵塞而对油层影响甚微；或者可改变油、水、岩石之间的界面特征，降低水相渗透率，起只堵水而不堵油的作用。3堵水措施

（1）单液法：是指将一种深化注入地层指定位置，经过物理或化学作用，使液体变为凝胶、冻胶、沉淀或高粘流体的方法。

（2）双液法：堵剂由两种相遇后可生成封堵物质的液体组成，两种液体之间用隔离液隔开。4冻胶凝胶的区别

（1）化学区别 凝胶：是化学键交联，在化学剂、氧或高温作用下，使大分子间交联而凝胶化，不可能在不发生化学键破坏的情况下重新恢复为可流动的溶液，为不可逆凝胶。

冻胶：是由次价力缔合而成的网状结构，在温度升高、机械搅拌、振荡或较大的剪切力作用下，结构破坏而变为可流动的溶液，故称之为可逆凝胶。（2）网状结构中含液量的区别

凝胶含液量适中，而冻胶的含液量很高，通常大于90%（体积分数）

5堵水机理：Na2SiO3溶液遇酸后，先形成单硅酸，后缩合成多硅酸。它是由长链结构形成的一种空间网状结构，在其网格结构的空隙中充满了液体，故呈凝胶状，主要靠这种凝胶物封堵油层出水部位或出水层。6油井非选择性堵剂：树脂型堵剂、沉积型堵剂、凝胶型堵剂，冻胶型堵剂 7油井选择性堵剂分类：水基堵剂，油剂堵剂，醇剂堵剂

8泡沫为什么是一种选择性堵剂：由于油水界面张力远大于水气界面张力。按界面能自由减小的规律。稳定泡沫的活性剂分子将大量转移到油水界面引起泡沫破坏。

第八章

化学防砂技术

1防沙分类：砂拱防砂，机械防砂，热力焦化防砂，化学防砂 2化学防砂1化学胶结防砂2人工井壁防砂法3其它化学固砂法 3化学胶结防砂过程

（1）预处理液的注入：若要除砂粒表面的油，预处理可用液化石油气、汽油、煤油、柴油等；若要除砂粒表面的水，预处理液可用乙二醇丁醚；若要除去影响胶结剂固化的碳酸盐，预处理液可用盐酸；若要改变砂粒表面的润湿性，预处理液可用活性剂溶液。

（2）胶结剂的注入:将胶结剂注到要胶结的砂层中去。

（3）增孔液的注入: 当用极性胶结剂胶结时，就可用煤油、柴油作增孔液，因它们是非极性液体，不会溶解极性胶结剂，而且由于砂粒表面是亲水表面，煤油和柴油是不会将胶结剂全部带走的。胶结剂的固化:胶结剂固化后可将砂粒胶结住，达到防砂的目的。4人工井壁防砂法：目的是在砂层的亏空处、做一个由固结的颗粒材料所组成的有足够渗透率的防砂屏障，即人工井壁。5化学剂解堵处理：向油气层中注入适宜的化学剂溶液来溶蚀非粘土矿物堵塞物，解除油气层堵塞，恢复其渗透能力

第九章

油田水处理技术

1油田水水质的要求：

（1）在运行条件下注入水不应结垢。

（2）对水处理设备注水设备和输水管线腐蚀性要小。（3）不应携带超标悬浮物、有机淤泥和油。（4）油层后不使粘土发生膨胀和移动。（5）混注时，必须具备完全的可混性．

（6）考虑到油藏孔隙结构和喉道直径，要严格限制水中固体颗粒的粒径 2油田水组成（1）．阳离子组分：钙(碳酸根或硫酸根），镁(碳酸根，铁（铁离子胶体，腐蚀标志），钡(硫酸根）（2）．阴离子组分：氯离子（盐含量，腐蚀），碳酸根和碳酸氢根，硫酸根

3混凝剂：是指能中和固体悬浮物表面负电性的化学剂，它们可在水中给出高价的多核羟桥络离子，中和固体悬浮物表面的负电性。

4助凝剂：是指能桥接在固体悬物表面上，使它们迅速下沉的化学剂。5缓蚀剂：少量加入腐蚀介质中就能大大降低金属腐蚀的化学剂

6腐蚀表现形式：点腐蚀，均匀腐蚀，酸腐蚀，细菌腐蚀，硫化物应力腐蚀，晶间腐蚀 7防腐方法1．氧化型缓蚀剂2．沉淀型缓蚀腐蚀剂3．吸附型缓蚀剂

8垢的分类、组成1．碳酸盐垢：CaCO3、MgCO3； 2．硫酸盐垢：CaSO4?2H2O（石膏）、CaSO4? H2O（半水石膏）、CaSO4（无水石膏）、BaSO4、SrSO3．铁化物垢：FeCO3、FeS、Fe(OH)

2、Fe2O3（腐蚀产物）；4．NaCl垢（结盐）。5．硅质垢：溶解的硅酸盐。

9结垢的原因（1）不相容论：注入水与地层水、清水与污水、不同层位的地层水之间因不相容而结垢（2）吸附论：垢离子会吸附在粗糙表面，以其为结晶中心，垢晶体不断长大，形成坚实致密的垢（3）热力学条件变化论：温度变化、压力变化、流速变化，高矿化度的水就会结垢 10化学阻垢机理

（1）螯合作用：至少有两个以上基团的分子与同一个金属离子形成配位键，生成一个环状化合物的现象称螯合作用。阻垢剂可与Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe2+等金属离子螯合生成易溶于水的螯合物。

（2）絮凝作用：高分子阻垢剂在水中舒展，分子链上带有许多负电基团，可吸附CaCO3、CaSO4等细小垢粒，成为松散软颗粒，悬浮在水中被带走

（3）分散作用：聚电解质阻垢剂电荷密度高，可产生离子间的斥力或空间位阻作用，使垢晶核微粒无法接触，这种分散作用使垢不能聚集长大。化学除垢方法：①对水溶性或酸溶性水垢，可直接用淡水或酸液进行处理 ②以垢转化剂处理，将垢转变成可溶于

酸的物质，然后再以酸处理；③用除垢剂直接将垢转化成水溶性物质。12油田水常见细菌：硫酸盐还原菌，铁细菌，腐生菌

第十章

钻井液及添加剂

钻井液是指油气钻井过程中，以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称.(钻井泥浆，或泥浆)。

降粘剂是指能降低钻井液粘度和切力的流变性调整剂。增粘剂是指能提高钻井液粘度和切力的流变性调

增粘机理降滤失剂都是水溶性高分子，它们溶在钻井注中，可提高钻井液的粘度。钻井液粘度的提高可降低钻井液的滤失量。

吸附机理可通过氢键吸附在粘土颗粒表面，使粘土颗粒表面的负电性增加和水化层加厚，提高了粘土颗粒的聚结稳定性，使粘土颗粒保持较小的粒度并有合理的粒度大小分布，这样可产生薄而韧、结构致密的滤饼，降低滤饼的渗透率。物理堵塞机理对于dc大于dp的高分子无规线团（或固体颗粒），它们虽不能进入滤饼的孔隙，它们可通过封堵滤饼孔隙的入口而起减少钻井液滤失量的作用。这种降低钻井液滤失量的机理称为物理堵塞机理，它不同于捕集机理。捕集机理钻井液降滤失剂都是高分子，它们由许多不同相对分子质量的物质组成。这些物质在水中蜷曲成大小不同的无规线团。当这些无规线团的直径符合在滤饼孔隙中捕集的条件时，就被滞留在滤饼的孔隙中，降低滤饼的渗透率，减少钻井液的滤失量。

第十一章

油井水泥及外加剂

1、对油井水泥的基本要求：（1）配浆性好，在规定时间内保持流动性。2）在井下温度及压力下性能稳定。（3）在规定时间内凝固并达到一定强度。4）能和外加剂相配合，调节各种性能。（5）水泥石具有很低的渗透性。

2、水泥硬化分为三个阶段： 溶胶期：水泥与水混合成胶体液，开始水化反应，形成胶溶体系，此时水泥浆仍有流动性。凝结期：水化反应由水泥颗粒表面向内部深入，絮凝成溶胶体系，水泥浆变稠，失去流动性。硬化期：水化物形成晶体状态，互相连接成紧密一个整体，强度增加，硬化成为水泥石。水泥石主要由三部分组成：—无定性物质（水泥胶），晶体结构，互连成整体。—氢氧化钙晶体，是水化反应的产物—未水化的水泥颗粒

3、分散剂的作用：1降低水泥浆粘度、增加水泥浆流动性能；2改变水泥石的微观孔隙结构；3影响水泥浆的凝结时间和失水。