油田化学模拟试卷及答案

油田化学考试模拟题A卷1、判断正误题。正确的用（T）表示，错误的用（F）表示。20分。1．粘土表面存在永久负电荷、可变负电荷和正电荷，其代数和为零。2．水泥浆转化为水泥石需经过水化、凝结和硬化三个过程。3．纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙粘土变为钠粘土。4．无机盐类粘土防膨剂以钾盐防膨能力最好。5．酸化时用氢氟酸是为了溶解粘土矿物。6．钻井液降滤失剂主要是用来维持钻井液稳定性的。7．单液法和双液法堵水的工艺不同。8．无机盐类粘土防膨剂以钾盐防膨能力最好。9．凝胶和冻胶是由同一类胶体转变而来的。10.沉淀法和HPAM选择性堵水都是通过化学反应堵塞水层起到堵水作用的。2、简述表面活性剂降低表面张力原因，并回答表面活性剂为什么存在临界胶束浓度？15分3、在某一油层岩石粘土矿物中含有蒙脱石65%、伊利石20%和高岭石15%，在钻井过程中该层容易发生缩径，请利用粘土矿物结构的有关知识予以解释。20分4、写出下列表面活性剂的分子式、亲油剂和亲水基。并指出表面活性剂的类型及主要用途。15分。1．油酸钠2．聚氧乙烯辛基苯酚醚-10（即OP-10）3．氯化三甲基十六烷基铵5、试论述油井堵水剂的分类？HPAM属于哪类堵水剂，其作用机理是什么？15分6、某一钻井液体系由于使用时间过长固相聚积较多，且细颗粒占大多数，难以用固控设备除去，请你设计一种方法除去其中的钻屑而不影响钻井液其它性能，并对方案的原理作必要说明。15分油田化学考试模拟题答案A卷一.判断正误题。正确的用（T）表示，错误的用（F）表示。20分。每小提2分。1粘土表面存在永久负电荷、可变负电荷和正电荷，其代数和为零。（F）2.水泥浆转化为水泥石需经过水化、凝结和硬化三个过程。（T）3.纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙粘土变为钠粘土。（T）4.无机盐类粘土防膨剂以钾盐防膨能力最好。（T）5酸化时用氢氟酸是为了溶解粘土矿物。（T）6钻井液降滤失剂主要是用来维持钻井液稳定性的。（F）7单液法和双液法堵水的工艺相同。（F）8无机盐类粘土防膨剂以钾盐防膨能力最好。（T）9凝胶和冻胶是由同一类胶体转变而来的。（F）10.沉淀法和HPAM选择性堵水都是通过化学反应堵塞水层起到堵水作用的。（F）二.简述表面活性剂降低表面张力原因，并回答表面活性剂为什么存在临界胶束浓度？15分答：首先我们来看表面张力产生的原因：对于纯水表面，水内部水分子受其邻近分子的吸引，各个方向是均匀的，故力是平衡的，而对于表面分子液体内部水分子对它的吸引力大，而外部气体分子对它的吸引力小，这样对液面分子就产生了垂直于液面而向着液体内部的合吸引力，即净吸引力。它使得液面上的水分子有尽可能跑到液体内部去的倾向，即液面有自发收缩的倾向，这就是表面张力产生的原因。如果表面活性剂分子顶替了液面上的水分子，根据极性相近原则，亲水基溶于水中，亲油基被排斥在气相，根据极性相近规则，活性剂分子受到水相内水分子的吸引力变小，而受相外气相分子的吸引力变大，水溶液表面上分子所受的净吸引力大大降低，也就是活性剂溶液的表面张力大大低于纯水的表面张力。随活性剂浓度增加，表面上表面活性剂分子增多，溶液的表面张力下降得越多。同时，表面活性剂分子的亲油基碳链越长，相外吸引力越大，净吸引力越小，溶液表面张力下降得越多。一般说来，表面活性剂碳原子在8以上才能表现出显著的活性。一般在8～22之间，最好应在12～18之间。对于油—水界面，也同样存在这种情况，只是表面张力下降得更低而已。表面活性剂可以自发地吸附在溶液界面上，其在溶液中存在的状态与浓度有关，与表面张力也有关。由于表面活性剂存在亲水基和亲油基，是一个两亲分子。稀溶液时主要吸附在溶液表面，亲水基朝水相内，而亲油基朝外。当浓度逐渐增大到表面达到饱和吸附后，其余的表面活性剂分子就进入到溶液内部，开始聚集起来，多个表面活性剂分子形成表面活性剂的聚集体，亲水基朝外，亲油基朝内。这时候体系最稳定。这种多个表面活性剂分子组成的聚集体，其大小已落入胶体颗粒范围，称之为胶束。把表面活性剂形成胶束的最低浓度就称为临界胶束浓度。表面活性剂的两亲结构决定了表面活性剂必然具有临界胶束浓度。三.在某一油层岩石粘土矿物中含有蒙脱石65%、伊利石20%和高岭石15%，在钻井过程中该层容易发生缩径，请利用粘土矿物结构的有关知识予以解释。20分答：首先来看粘土矿物的晶体构造。高岭石：晶层构造：一层T和一层O组成；所有的T的尖顶都朝着同样的方向指向铝氧八面体。Si-O四面体和Al-O八面体由共用的氧原子连结在一起。这种矿物就是上述层片在C轴方向一层层地重叠，而在a、b方向无限延伸所形成。层与层之间有氢键，因而晶胞间联结紧密，晶格底面距仅为7.2A。同时还存在晶格取代产生的负电荷。这就决定了高岭石的性质：阳离子交换容量小，3～5meq/g，水分不易进入晶层中间，为非膨胀性粘土矿物，水化性能差，造浆性能不好。蒙脱石：晶体构造：由两层硅氧四面体片夹一层铝氧八面体片组成。即TOT型。每个四面体顶端的氧都指向构造层的中央，而与八面体共用。同高岭石一样，构造单位沿a、b轴方向无限沿伸，同时沿c轴方向一层层重叠。由于晶胞两边均为氧，晶胞间以分子间作用力连接，晶胞间连接不紧密，水分子易进入两个晶胞间发生膨胀。水化分散性较好。伊利石：晶体构造同蒙脱石。但伊利石中硅氧四面体中有较多的硅被铝取代，取代所缺的正电荷由处在相邻两个硅氧层之间的K+补偿。因为K+存在于晶层之间，并进入相邻氧层的孔穴中不易脱去，使晶胞间拉得很紧，水分不易进入层间，也就不易发生膨胀。K+离子的直径为2.60A,而硅氧四面体所连成的六角氧环其内切圆直径为2.66A，二者相近。由于该油层岩石粘土矿物中含有蒙脱石65%、伊利石20%和高岭石15%。蒙脱石含量很高，很容易水化膨胀，在钻井过程中该层就容易发生缩径。四.写出下列表面活性剂的分子式、亲油基和亲水基。并指出表面活性剂的类型及主要用途。15分。（1）油酸钠答：C17H33，阴离子型，亲水基COONa，亲油基C17H33，主要用作乳化剂、洗涤剂、发泡剂等。（2）聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，（即OP-10），答：C8H17-C6H4-O-（-CH2-CH2-O）10-H,非离子型。亲水基：O-（-CH2-CH2-O）10-H，亲油基C8H17-C6H4。主要用作乳化剂、驱油剂、发泡剂等（3）氯化十六烷基三甲基铵答：C16H31N(CH3)3Cl,阳离子型，亲水基：C16H31，亲油基：N(CH3)3主要用作杀菌剂、腐蚀缓蚀剂等五、试论述油井堵水剂的分类？HPAM属于哪类堵水剂，其作用机理是什么？15分。答：分为非选择性堵水和选择性堵水非选择性堵水：所用堵剂对水和油都没选择性，既可堵水，也可堵油。适用于堵单一水层或高含水层。选择性堵水：适用于封堵不易用封隔器将它与油层分隔开的水层。选择性堵剂利用油和水或油层和水层的差别达到选择性堵水的目的。HPAM部分水解聚丙烯酰胺1）HPAM溶于水使用，能优先进入含水饱和度高的地层；2）在水层，HPAM的-CONH2和-COOH可通过氢键吸附在地层表面而保留在水层；在油层，由于表面为油所覆盖，所以HPAM不吸附在油层，也不易保留在油层。3）在水层，HPAM未吸附部分由于链节带负电而向水中伸展，对水有较大的流动阻力，起到堵水作用。若水层中有油通过，由于HPAM不能在油中伸展，因此对油的流动阻力很小。另外，HPAM可按含水饱和度的大小进入地层，并按含水饱和度的大小调整地层对液体的渗透性。六、某一钻井液体系由于使用时间过长固相聚积较多，且细颗粒占大多数，难以用固控设备除去，请你设计一种方法除去其中的钻屑而不影响钻井液其它性能，并对方案作必要说明。15分答：由于使用时间过长固相聚积较多，且细颗粒占大多数，难以用固控设备除去，而且要求除去其中的钻屑而不影响钻井液其它性能，那只有选择选择性絮凝剂。选择性絮凝剂为一带较多负电荷的阴离子型聚合物，例如HPAM,既含有阴离子水化基团-COONa，又含有非离子吸附基-CONH2基团，钻屑为劣质土，表面电荷少，与聚合物之间斥力小，易于吸附、聚集变大、沉降除去。粘土为优质土，表明电荷多，与聚合物之间斥力大，聚合物不易在其表面吸附，因而不易聚集变大和沉降。