《油田化学》简答题总结及详细答案

中国石油大学（北京）《油田化学》简答题总结1．油田化学研究的主要内容是什么?（1）研究钻井、采油和原油集输过程中存在问题的化学本质；（2）研究解决问题所使用的化学剂；（3）研究各种化学剂的作用机理和协同效应。2．油田化学具有哪些特点?（1）边缘交叉应用性学科；（2）油气田化学品种类繁多；（3）油气田化学品使用量大，针对性强；（4）技术风险大；（5）必须强调环保；（6）研究与应用见效周期长。3．粘土矿物的基本构造单元，基本结构层是如何组成的?粘土矿物有两种基本的构造单元：硅氧四面体和铝氧八面体。硅氧四面体由一个硅等距离地配上四个比它大得多的氧构成；铝氧八面体是由一个铝与六个氧配位而成。这两种基本的构造单元组成两种基本的构造单元片：（1）硅氧四面体与硅氧四面体片；（2）铝氧八面体与铝氧八面体片。基本结构层：（1）1：1层型基本构造层，这种基本结构层是由一个硅氧四面体片与一个铝氧八面体片结合而成。（2）2：1层型基本结构层，这种基本结构层是由两个硅氧四面体片夹着一个铝氧八面体片结合而成。4．为何蒙脱石属于膨胀型矿物？而伊利石、高岭石属于非膨胀型矿物?蒙脱石的基本结构层是由两个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，属于2：1层型粘土矿物。由于蒙脱石结构中，晶层的两面全部由氧组成，晶层间的作用力为分子间力（不存在氢键），联结松散，水易进入其中；另一方面由于蒙脱石有大量的晶格取代，在晶体表面结合了大量可交换阳离子，水进入晶层后，这些可交换阳离子在水中解离，形成扩散双电层，使晶面表面带负电而互相排斥，产生通常看到的粘土膨胀。所以蒙脱石属于膨胀型矿物。伊利石的基本结构层与蒙脱石相似，也是由两个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，属2：1层型粘土矿物。伊利石与蒙脱石不同的地方在于晶格取代主要发生在硅氧四面体片中，约有1/6的硅为铝所取代。晶格取代后，在晶体表面为平衡电价而结合的可交换阳离子主要为钾离子。由于钾离子直径与硅氧四面体片中的六方网格结构内切圆直径相近，使它易进入六方网格中而不易释出，所以晶层结合紧密，水不易进入其中，因此伊利石属非膨胀型粘土矿物；高岭石基本结构层是由一个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片结合而成，属于1：1层型粘土矿物。在高岭石的结构中，晶层的一面全部由氧组成，另一方面全部由羟基组成。晶层之间通过氢键紧密联结，水不易进入其中。且很少晶格取代。粘土矿物中，高岭石属于非膨胀型的粘土矿物，这可从其晶层间存在氢键和晶体表面只有很少的可交换阳离子两方面理解。5．钻井液通常分为哪几类?钻井液体系通常按分散介质分成三类：（1）水基钻井液；（2）油基钻井液；（3）气体钻井流体。6．钻井液在钻井过程中有什么功能?（1）冲洗井底；（2）携带岩屑；（3）平衡地层压力；（4）冷却与润滑钻头；（5）稳定井壁；（6）悬浮岩屑和密度调整材料；（7）获取地层信息；（8）传递功率。7．钻井液滤失剂是通过什么原理来降低钻井液的滤失?钻井液滤失剂是通过下列机理降低滤失：(1)增粘机理，钻井液滤失剂都是水溶性高分子，它们溶在钻井液中，可提高钻井液的粘度，粘度的提高可降低钻井液的滤失量；（2）吸附机理，钻井液滤失剂都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，从而滤失量减少；（3）捕集机理，是指高分子的无规线团（或固体颗粒）通过架桥而滞留在孔隙中的现象。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；（4）物理堵塞机理，对于线团直径大于孔隙直径的高分子无规线团，它们虽不能进入滤饼的孔隙，但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。8．钻井液的漏失分为哪几类，常用的堵漏材料有哪些?分为三类（1）渗透性漏失；（2）裂缝性漏失；（3）溶洞性漏失。常用的堵漏材料有（渗透性地层）硅酸凝胶、铬冻胶、酚醛树酯、（裂缝性或溶洞性地层）纤维性材料、颗粒性材料等。9．影响井壁不稳定的因素有哪些，如何稳定井壁?因素有：（1）地质因素，高压地层的压力释放、高构造应力地层的应力释放、松散地层的坍塌及盐岩地层的塑性变形等都会使井壁不稳；（2）工程因素，起下钻过程中的钻头对井壁的碰撞、钻井液流量过大引起对井壁的过度冲刷和起下钻速度过快引起压力波动等使井壁不稳；（3）物理化学因素，页岩与水接触后可引起井壁不稳。稳定井壁方法：若由地质因素引起井壁不稳，则可采用适当提高钻井液密度或化学固壁的方法解决；若由工程因素引起井壁不稳，则可用改进钻井工艺的方法加以预防；若为物理化学因素引起井壁不稳，则主要通过改进钻井液性能，如调整钻井液密度和加入页岩抑制剂等方法解决。10．水泥浆的功能是什么?(1)固定和保护套管；（2）保护高压油气层；（3）封隔严重漏失层和其它复杂层。11．固井对水泥浆的物理性能有哪些基本要求?（1）水泥浆密度；（2）水泥浆颗粒细度；（3）水泥浆稠化时间；（4）水泥浆的滤失量；（5）水泥环强度；（6）水泥环的腐蚀。12．水泥浆的基本组成是什么？水泥浆由水、水泥、外加剂和外掺料组成；水泥主要含下列硅酸盐和铝酸盐（1）硅酸三钙；（2）硅酸二钙；（3）铝酸三钙；（4）铁铝酸四钙。13．水泥浆缓凝剂的作用机理是什么？（1）吸附机理，水泥浆缓凝剂可吸附在水泥颗粒表面，阻碍其与水接触；也可吸附在饱和析出的水泥水化物表面，影响其在固化阶段和硬化阶段形成网络结构的速率，起缓凝作用。（2）螯合机理，水泥浆缓凝剂可与钙离子通过螯合形成五元环或六元环结构而影响水泥水化物饱和析出的速率，起缓凝作用.14．聚合物驱是如何提高原油采收率的？聚合物驱是通过减小水油流度比的机理，起提高原油采收率作用。聚合物驱油方法主要是向注入水中加入聚合物，聚合物通过对水的稠化，增加注入水的粘度，减弱水相的粘性指进现象和通过在孔隙介质中的滞留，减小孔隙介质对水的渗透率，达到减小水油流度比，增加波及系数，达到提高原油采收率的目的。15．活性水驱的机理是什么？（1）降低界面张力机理。（2）乳化机理（3）增溶机理（4）润湿反转机理（5）提高岩石表面电荷密度机理（6）聚并形成油带机理（7）改变原油流变性机理。16．为什么碱驱可以提高原油采收率？（1）、低界面张力(LIFT)机理，在水中加入碱后，与原油中的有机酸混合，会生成表面活性剂并集中在油水界面上，降低油水界面张力。（2）、乳化--携带机理，碱与石油酸反应生成的表面活性剂使地层中的剩余油乳化，并被碱水携带着通过地层；（3）、乳化一捕集机理，由于低界面张力使油乳化在碱水相中，油珠半径较大，因此当它向前移动时，就被捕集，改善了流度比，增加了波及系数，提高了采收率；（4）、由油湿反转为水湿机理，碱水驱生成的表面活性剂除聚集在油水界面外，还有一部分表面活性剂吸附在岩石表面，改变岩石表面的润湿性。使水在毛细管力作用下进入小孔道及颗粒表面，而油占据孔隙中间，提高洗油效率；同时也使油水相对渗透率发生变化，形成有利的流度比，提高了波及系数；（5）、由水湿反转为油湿机理，碱与石油酸反应生成的表面活性剂主要分配到油相并吸附到岩石表面上来，使岩石表面从水湿转变为油湿。油层内的不连续非润湿相残余油变成连续的润湿相。同时低界面张力导致油包水型乳状液的形成。这些乳状液滴堵塞流动通道，使其在多孔介质内产生比较高的压力梯度。可克服被界面张力降低的毛管阻力，从而降低油层内的残余油饱和度；（6）自发乳化与聚并机理，在最佳的碱质量分数下，原油可自发乳化到碱水之中。这种自发乳化现象是由于油中的石油酸与碱水中的碱在表面上反应产生表面活性剂，就出现乳状液液珠的聚并；（7）、增溶刚性膜机理，在油与岩石接触处，原油中的沥青质、胶质、石蜡等成分吸附在岩石表面，形成坚硬的刚性薄膜。使残余油饱和度和孔隙内的油流阻力增加，限制原油通过孔喉。抑制了水包油乳状液进行聚并。由于界面化学反应，碱相吸入到油相中，这种溶胀的油相，加上其形态的改变，使油水界面上的刚性薄膜破坏，并被增溶。从而使剩余油具有较强的流动能力。17．为什么调剖可以提高原油采收率？油层是不均质的。注入油层的水常常为厚度不大的高渗透层所吸收，吸水剖面很不均匀。水对高渗透层的冲刷，进一步提高了地层的不均质性，从而使注入水更容易沿高渗透层突入油井。为了发挥中、低渗透层的作用，提高注入水的波及系数，从而提高采收率，就必须调整注水油层的吸水剖面，即封堵高渗透层。调剖堵水封堵高渗透层后，在相同配注条件下，注入压力将提高，迫使注入流体进入高含油饱和度的中、低渗透层，提高了注入流体的波及系数，从而提高了原油的采收率。18．油井堵水法分为：选择性堵水法和非选择性堵水法。选择性堵剂可分为：水基堵剂、油基堵剂和醇基堵剂三类。HPAM（水基）选择性堵水的作用和机理？HPAM堵水剂对油和水有明显的选择性，它降低孔隙介质中油相渗透率的幅度仅10%，而降低水相渗透率的幅度可超过90%。这是因为这种水基堵水剂具有优先进入高含水地层的能力，进入地层后通过氢键吸附在亲水岩石表面，而未被吸附的部分在水中伸展开来，对水的流动形成阻力，使水相渗透率降低。当HPAM进入产油孔道时，分子链是处于卷曲状态，对油流的阻力较小。19．油井出砂的原因是什么，有哪些危害？答：油井出砂的原因有：（1）天然原因：流砂地层、部分胶结地层、脆性砂地层。（2）人为原因：指在油气开发时因速度、开采技术、开采能量的变化造成的油气水井出砂。油井出砂的危害：（1）使油气井减产或停产。（2）磨蚀井下和地面设备及管线。（3）损坏套管使油气井报废。（4）破坏地层的原始构造造成近井地层的渗透率下降。（5）地层出砂的排放造成环境污染。20．油井防砂有哪些方法答：油水井防砂有下列五种方法：（1）化学桥接防砂法。（2）化学胶结防砂法。（3）人工井壁防砂法。（4）滤砂管防砂法。（5）绕丝筛管砾石充填防砂法。21．油井结蜡分为哪几个阶段，如何防蜡，如何清蜡答：油井结蜡分为三个阶段，即析蜡阶段、蜡晶长大阶段和沉积阶段。常用的防蜡方法有：油管内衬防蜡（如玻璃等材料）、油管内涂层防蜡（漆等）和化学防蜡。常用的清蜡方法有：机械清蜡（刮蜡器）、热力（热油、蒸汽）清蜡和化学清蜡。22．为什么说酸化可以恢复提高油层的渗透率答：油水井酸化处理可以除去近井地带的堵塞物（如氧化铁、硫化亚铁、粘土），恢复地层的渗透率，同时还可用于溶解地层的岩石，扩大孔隙结构的喉部，提高地层的渗透率。油水井酸处理是油水井有效的增产、增注措施。23．压裂液压裂为何能增注，增产。压裂就是用压力将地层压开，形成裂缝并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力，从而提高油层的导流能力，增大波及体积，从而实现了增产、增注。24．埋地管道是如何进行防腐的。埋地管道腐蚀原因：土壤水中含氧产生腐蚀、土壤水中含酸性气体产生腐蚀、土壤中细菌产生腐蚀。减少埋地钢制管道在土壤中的腐蚀一般采用覆盖层防腐法和阴极保护法。25．原油乳状液有哪几种类型，原油破乳有哪些方法答：原油乳状液有：油包水乳化原油和水包油乳化原油两种类型。原油破乳主要有热法、电法和化学法三种方法。26．化学破乳的机理：（1）化学破乳剂较乳化剂具有更高活性，分散到油—水界面上，可将乳化剂排挤掉，自己构成一个新的易破的界面膜。（2）化学破乳剂具有反相作用，可供w/o型乳状液反相成o/w型，在反相过程中，乳化膜破裂。（3）化学破乳剂对乳化膜有很强的溶解能力，通过溶解将乳化膜破裂。（4）化学破乳剂可以中和油—水界面膜上的电荷，破坏受电荷保护的界面膜。27．高分子原油破乳剂，为什么破乳效率高？（1）高分子原油破乳剂大部分是油溶性的，在w/o型的原油乳状液中比较容易分散，能较快地接触到油水界面，发挥其破乳作用。（2）低分子的表面活性剂往往只有一个亲油基团和一个亲水基团，而高分子破乳剂中一个大分子中含有多个亲油基团和亲水基团，由于分子内的结构与空间位阻，在油水界面构成不规则的分子膜，比较有利于油水界面膜破裂，而使水滴聚结。（3）由于大分子中多个亲水基团具有束缚水的亲和能力，可以将大分子附近分散的微小水滴