油田化学复习总结

油田化学期末复习提纲张红阳石油升2011-02班第1页，共8页绪论1、油田化学：是研究油气田在开发过程中化学问题的科学，包括钻（完）井、采油、注水、提高采收率、原油集输等过程。是化学、化工及石油工程等多门学科的结合。主要研究石油工程所用的化学剂和材料的结构、合成原理、合成方法等。2、油田化学内容（1）探索工程技术问题的化学本质；（2）研制化学添加剂和工作液配方；（3）探讨化学协同作用机理；（4）制订油田化学应用技术措施。3、油田化学品的特殊性（1）石油工程性：油田化学品服务石油工程；石油工程是甲方，而油田化学是乙方；油田化学以油田需求为目标；油田化学品在应用中不能够超出现有石油工程工艺及工具的限制。（2）复合性：油田化学研究的是体系，不是单剂；具有良好的配伍性；复杂性；互补协同性（3）效益性：油田是企业，有投入产出比；油田化学品种类繁多，可替代；经济上可行第二章油井水泥及其外加剂1、固井的作用：（1）封隔油、气、水层，阻止地层间流体相互窜流，保护生产层；（2）封隔严重漏失层或其它坍塌等复杂地层；（3）支撑套管和防止地下流体对套管的腐蚀。（4）良好的固井质量可以提高油气产量的5%-10%2、波特兰水泥：是研磨得很细的含钙的无机化合物的混合物，在水中能水化和硬化，是目前最常用的水硬性胶凝材料。3、部分氧化物的简写方式：C－CaO；S－SiO2；A－Al2O3；F－Fe2O3；M－MgO；H－H2O；S－SO3；CH－Ca(OH)2。4、波特兰水泥的生产流程:原料混配粉碎煅烧冷却熟料研磨5波特兰水泥的的生产工艺：干法与湿法6、水泥熟料矿物中主要成分是C3S和C2S。7、C3S特点：（1）硅酸三钙是在常温下存在的介稳的高温型矿物。（2）由于Mg2+、Al3+进入C3S结构中形成固溶体，外来的组分占据了晶格结点的部分位置，破坏了节点排列的有序性，引起周期势场的畸变，造成结构不完整。（3）C3S结构中钙离子具有较高的活性，成为活性阳离子，容易进行水化反应。（4）在形成固溶体结构时，为了保证电中性，结构中出现部分离子空位缺陷，提高了C3S水化活性。实验表明，固溶程度越高，矿物活性越高。8、不稳定顺序是：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。9、水泥水化速度是指单位时间内水泥的水化程度或水化深度。而水化程度是指某时刻水泥已发生水化的量与完全水化的量的比值。10、影响水化反应的因素：（1）温度：地层温度越高，水泥浆体系达到最高温度的时间越早，即水化热高峰出现早，水化速度快。（2）压力：压力越大，稠化时间越短（3）)水泥细度（4）水灰比11、硅酸盐水泥早期水化历程：第(Ⅰ)阶段为初始期，即C3S与水接触后的数分油田化学期末复习提纲张红阳石油升2011-02班第2页，共8页钟，这期间[Ca2+]迅速增加。第(Ⅱ)阶段为诱导期(或静止期、潜伏期)，表现为放热率低，反应速度慢。但[Ca2+]浓度仍继续增长。第(Ⅲ)阶段为加速期。特点是C3S重新急速水化，Ca(OH)2开始从溶液中结晶，放热率增大。第(Ⅳ)阶段为中间期(或减速期)，水化反应速度减慢。第(Ⅴ)阶段为最终阶段，属稳定的慢反应期。12、硅酸盐水泥早期水化历程：(1)反应活泼期：从拌浆开始5min就可达到放热最大值。(2)诱导期：钙矾石和水化硅酸钙包覆层对水泥颗粒的包覆作用，水化极慢。(3)加速期：渗透压和结晶压力使包覆层破坏。水化加速并达到平衡(第Ⅱ放热峰)(4)硬化期：水化速度很慢，水泥硬化。图2-7虚线表示，如果水泥石石膏含量高则第Ⅱ放热峰将延迟。13、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14：分散剂的分类:木质素系、树脂、密胺树脂、酮醛树脂15、分散剂作用机理：（1）分散剂对水泥颗粒ξ电位的影响；（2）分散剂在水泥粒子表面的吸附（3）分散剂的溶剂化层作用和引气作用16、稠化时间：指水泥浆稠度达到100BC的时间，为可泵送的极限时间。为了保证施工安全，施工时间应低于稠化时间。17、调凝剂的作用机理：（1）分散剂的调凝作用：多数分散剂都有缓凝作用，能减缓水化速度。（2）无机盐的调凝作用原理：○1盐效应○2同离子效应○3生成复盐（3）沉淀理论（4）成核、结晶理论18、促凝剂：（1）无机促凝剂：常用的无机促凝剂有CaCl2、NH4Cl、MgCl2、Ca(NO3)2、AlCl3、Na2CO3和硅酸钠（2）有机促凝剂：甲酸钙、甲酸铵、尿素、三乙醇胺、乙二醛都属有机促凝剂。19、缓凝剂：（1）木质素磺酸盐及其衍生物（2）磺化丹宁、磺化栲胶、丹宁酸钠（3）纤维素衍生物（4）羟基羧酸及其盐类（5）无机化合物20、失水：指水泥浆在环空上返过程中，由于液柱和地层压差的作用，自由水渗入地层的现象21、水泥浆搞失水的危害：（1）对地层造成伤害（2）改变水泥浆的流动性（3）改失水造成气窜的主要原因之一22、降失水剂的作用机理：（1）高聚物增加水泥浆粘度（2）聚合物结构与失水的关系（3）降失水剂改善泥饼性能○1滤饼中水泥颗粒的形状和尺寸○2流体的粘度○3水泥颗粒和流动介质各组分所带电荷油田化学期末复习提纲张红阳石油升2011-02班第3页，共8页第三章压裂液1、油层水力压裂：它是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，随即在井底附近形成高压。此压力超过井底附近地层应力及岩石的抗张强度后，在地层中形成裂缝。继续将带有支撑剂的液体注入缝中，使缝向前延伸，并填以支撑剂。这样在停泵后即可形成一条足够长，具有一定高度和宽度的填砂裂缝，从而改善油气层的导流能力。2、裂缝的形成：（1）地层应力及分布地应力：存在于地壳内部的应力，是由于地壳内部的垂直运动和水平运动及其它因素综合作用引起介质内部单位面积上的作用力。（2）裂缝的形态与方位即水平裂缝和垂直裂缝。原理：裂缝面垂直于最小主应力方向当z最小时，形成水平裂缝；当Y或x＜z，形成垂直裂缝。（3）裂缝的宽度闭合宽度：地面外来压力消失后，裂缝闭合后的宽度。压裂宽度：压裂过程中裂缝张开的宽度。压裂宽度始终大于闭合宽度（4）裂缝的长度表征方法：压裂缝长和有效缝长(又称支撑缝长)；有效缝长：指在压力消失，裂缝闭合后的裂缝的长度，亦即支撑剂充填的裂缝的长度L；压裂缝长：在压裂过程中所形成的裂缝的长度L′压裂缝长始终大于有效缝长；裂缝的长度与地层岩石的性质、天然裂缝的发育、压裂施工规模等有关。（5）裂缝的高度3、油井压裂的作用：（1）改造低渗透油层的物理结构，形成高渗透的液流通道提高油井的产油能力（2）减缓层间矛盾，使高、中、低渗透层都得到比较合理的开采（3）解除因钻井、射孔、油井作业等造成的进井地带的堵塞（4）可用于探井和评价井的地层改造（5）可认为制造穿过污染带的高导流裂缝，提高油气流的渗滤面积，变径向流为线性流4、压裂液的组成：前置液、携砂液、顶替液5、压裂液类型：水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、清洁、乳化、醇基6、水基压裂液及其添加剂6.1、水基压裂液是以水作溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的。分为:天然植物胶压裂液、纤维素压裂液、合成聚合物压裂液6.2稠化剂(1)稳定性能。一定T下，流变性能随稠化剂浓度↗而↗温度↗，粘度↘，下降幅度最大的要属田菁胶和羟乙基田菁。①羟丙基胍胶和魔芋胶的抗剪切性能和稠化性能明显优于田菁胶和羟乙基田菁胶；②魔芋胶具优良的抗剪切性能和稠化性能，其残渣含量少，使用浓度低，但是水油田化学期末复习提纲张红阳石油升2011-02班第4页，共8页溶性差。(2)与地层和裂缝的伤害关系。一是高粘；二是不溶性残渣。（2）交联剂：交联反应是金属或金属络合物交联剂将聚合物的各种分子联结成一种结构，使原来的聚合物相对分子质量明显增加。通过化学键或配位键与稠化剂发生交联反应的试剂称为交联剂。前述的稠化剂是用来提高溶液粘度，通常称为线型胶线型胶存在两方面的问题：a、要增加粘度就得增加聚合物浓度；b、在环境温度下产生的粘稠溶液随着温度增加而迅速变稀。增加用量可以克服温度影响，但这种途径是昂贵的分类：硼交联剂、钛锆交联剂、铝锑交联剂（3）破胶剂：使粘稠压裂液可控地降解成能从裂缝中返排出的稀薄液体，能使冻胶压裂液破胶水化的试剂称为破胶剂。破胶剂有：酸、酯、氧化剂氧化剂、酶破胶剂、潜在酸、胶囊破胶剂、PH值调节剂（4）杀菌剂作用：消除贮罐里聚合物的表面降解、中止地层里厌氧菌的生长。分类:重金属盐类杀菌剂、有机化合物类杀菌剂、氧化剂类杀菌剂、阳离子表面活性剂类杀菌剂（5）粘土稳定剂助排剂7、选井选层主要依据(1)有足够的地层压力和含油饱和度，这是压裂取得好效果的基本条件。(2)地层系数(Kh)不能过低。(3)有注水井对应的井层压裂效果好。(4)选井要注意井况，包括套管强度，距边水、气顶的距离，有无较好的遮挡层等。8、压力施工工艺：全井混压、分层压裂、深层压裂9、常用的分层压裂方法有：封隔器的机械分层压裂、暂堵的分层压裂、限流法或填砂法分层压裂10、常用的分层压裂方式有：(1)封堵上层，压裂下层。要求油层纵向差异性大，层间距大于5m，以便于调整工具深度。(2)封堵下层，压裂上层。与封上压下要求相同。常采用45A4电缆桥塞进行分层。(3)封上下而压中间某一层。(4)投球选择性压裂。油田化学期末复习提纲张红阳石油升2011-02班第5页，共8页第四章酸化及酸液添加剂1、酸化：它是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合液，利用酸与地层中部分矿物的化学反应，溶蚀储层中的连通孔隙或天然(水力)裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂缝的流动能力，从而使油气井增产或注水井增注的一种工艺措施。2、酸化处理工艺分类：酸洗、基质酸化、压裂酸化（1）酸洗施工压力：无外力或轻微搅动。酸溶蚀方式:溶蚀井壁及射孔孔眼。适用范围:砂岩、碳酸盐岩储层的表皮解堵或射孔孔眼的清洗、井筒结垢。（2）基质酸化施工压力：PsPiPF注入速度:小于储层极限吸液速度适用范围:解除近井地带的污染，恢复或提高储层的渗透率，从而增加油井产量。（3）压裂酸化施工压力：PiPF。注入速度:大于储层极限吸液速度。适用范围:在碳酸盐岩储层中形成人工裂缝，解除近井带污染，改变储层流型，沟通深部油气区，可大幅度提高油气井产量。3、酸化增产原理（1）酸液进入孔隙或天然裂缝与岩石反应，溶蚀增孔，扩大裂缝P↑，产能↑（2）溶蚀孔道或裂缝中的堵塞物（溶蚀解堵），起到疏通孔道或裂缝的作用，恢复或提高K。4、地层的伤害：①工作液中固相微粒堵塞孔眼或地层孔隙；②工作液中离子与地层或地层流体中离子生成沉淀；③地层岩石中微粒分散、运移、堵塞喉道。粘土矿物的水化膨胀降低地层渗透率，对于砂岩，严重时还可能导致基质崩解和坍塌；④岩石表面润湿反转或生成乳状液形成乳堵。7、盐酸：用途最广泛，使用浓度一般为5%～15%；作高浓度酸，质量分数可达25%～35%；最高可达34%。8、土酸Mudacid12%HCl／3%HF，仅用于砂岩酸化。配制方法：NH4F·HF＋HCl→12%HCl／3%HF配制时需用清水，不能用盐水，如果水中Na+，K+，需处理9、缓蚀剂定义：添加于腐蚀介质中能明显降低金属腐蚀速度的物质。10、铁稳定剂：加入酸液中，能抑制Fe2+和Fe3+沉淀的化学添加剂11、助排剂：加入助排剂降低了酸液与原油间的界面张力，增大了接触角，从而减小了毛细管阻力，又促进了酸液的返排。常用的助排剂有聚氧乙烯醚和含氟活性剂、阴离子-非离子两性活性剂和含氟活性剂的复配体系。12、井层的选择(1)优先选择在钻井过程中油气显示好、而试油效果差的井层；(2)优先选择邻井高产而本井低产的井层；(3)对于多产层位的井，一般应进行暂堵(分层)酸化，首先处理低渗透地层。对于生产史较长的老井，应临时堵塞开采程度高、地层压力已衰减的层位，选择处理开采程度低的层位；(4)靠近油气或油水边界的井，或存在气水夹层的井，应慎重对待，一般只进行常规酸化，不宜进行酸压；(5)对套管破裂变形，管外窜槽等井况，不适宜酸处理的井，应先进行修复，待井况改善再处理。油田化学期末复习提纲张红阳石