《油田化学》--分章节核心知识点总结

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。2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：Na2