油田化学 复习 中国石油大学 华东

第一篇钻井化学

第一章粘土矿物

1.基本概念:

晶格取代:在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构不变的现象. 指在硅氧四面体中的硅原子和铝氧四面体中的铝原子被其他原子（通常是低一价的金属原子）所取代

阳离子交换容量（C.E.C):分散介质pH=7时，1kg粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。

粘土矿物的单位构造:

2.粘土矿物的结构：基本构造单元；基本构造单元片；基本较结构层；

基本构造单元：硅氧四面体、铝氧八面体

基本构造单元片：硅氧面体晶片、铝氧八面体晶片

基本结构层：（1）1∶1型晶层

（2）2∶1型晶层：2硅氧四面体晶片+ 1铝氧八面体晶片构成。

3.常见的粘土矿物及其特点:高岭石；蒙脱石；伊利石；绿泥石等

高岭石

A、1∶1型粘土矿物

B、几乎不存在晶格取代，负电量少

C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2Å

D、C.E.C低（30-150 mmol/kg土)

在三种常见的粘土矿物中，高岭石的Ｃ.E.C最低。原因在于高岭石几乎不存在晶格取代，带负电荷很少，周围吸附的阳离子数目少，可发生交换的阳离子数目就更少了，所以C.E.C小。

Ｅ、造浆率低

高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表面，故水化分散能力差，造浆率低。

蒙脱石膨胀型

A、2∶1型粘土矿物

B、存在晶格取代，取代位置主要在Al-O八面体中，即Al3+被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产生的负电荷由等量的Na+或Ca2+来平衡。

C、晶层间引力以分子间力为主，引力弱，晶层间距C=9.6Å- 40Å。

D、C.E.C 大（700-1300 mmol/1kg土)

原因在于蒙脱石存在晶格取代（Al-O八面体中），所以带负电荷较多，周围吸附的阳离子数目较多，可发生交换的阳离子数目多，所以C.E.C大。

Ｅ、造浆率高

因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它是钻井泥浆的主要配浆材料。

伊利石

A、2∶1型粘土矿物

B、存在晶格取代，取代位置主要在Si-O四面体中，且取代数目比蒙脱石多，产生的负电荷由等量的K+来平衡。

C、晶层间引力以静电力为主，引力强，晶层间距C=10Å，属非膨胀型粘土矿物。

D、C.E.C 大介于高岭石与蒙脱石之间（200-400mmol/1kg土)

由于伊利石晶格取代作用产生的负电荷由K+来平衡，取代位置主要在Si-O四面体中，

产生的负电荷离晶层表面近，故与K+产生很强的静电力，K+不易交换下来。

K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此，K+连接通常非常牢固，不易交换下来。

Ｅ、造浆率低

绿泥石：2∶1，非膨胀型（水镁石片填充层间域）；

3.粘土矿物的性质以及颗粒联结方式。

性质：1、带电性

2、膨胀性

3、吸附性

4、凝聚性

颗粒联结方式：1、边边联结2、边面联结3、面面联结

4、为什么蒙脱石属膨胀型粘土矿物？

（1）晶层间引力以分子间力为主，不存在氢键，引力弱，联结松散，水容易进入；

（2）有大量的晶格取代（在Al-O八面体中），所以可交换阳离子多，水进入晶层后，可交换阳离子在水中解离，形成扩散双电层，使晶层表面带负电而互相排斥，产生膨

胀。

5、为什么高岭石、伊利石、绿泥石属非膨胀性粘土矿物？

高岭石：

（1）晶层之间通过氢键和分子间力紧密联结，水不容易进入；

（2）晶格取代很少，所以可交换阳离子少，

伊利石：

（1）晶层间引力以静电力为主，引力强，水分子不易进入晶层。

（2）晶格取代主要在Si-O四面体中，可交换阳离子K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴中，周围有12个氧与它配伍，起到连接作用，水分子不

易进入晶层。

绿泥石：

（1）晶层间之间通过氢键和水镁石对晶层的静电力紧密联结，水不容易进入。

第二章钻井液化学

1.基本概念:

钻井液：（泥浆）指钻井过程中使用的循环工作流体

碱度：用[0.01Mol]的标准硫酸中和1mL样品至指示剂变色时所需标准硫酸的体积（mL）钻井液滤失性：在压差作用下，钻井液中的自由液向地层渗透的现象。指钻井液是否易于滤失进地层的性质

钻井液滤失剂：能降低钻井液滤失量的化学剂

流变模式：描述剪切应力τ与剪切速率γ关系的数学关系式。

钻井液流变性调整剂：调整钻井液粘度和切力的化学物质

钻井液润滑剂：能改善钻井液润滑性的物质

页岩抑制剂：又称防塌剂—能抑制泥页岩膨胀和分散（包括剥落）学剂。

压差卡钻（泥饼粘附卡钻）：在钻井液压力与地层孔隙压力之差的作用下，静止钻具紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻。

解卡剂：指能降低滤饼与钻杆摩阻系数从而达到解卡目的的化学剂

2.碱度的测量及碱性来源

碱度的测量：

碱性来源：钻井液中的OH-、CO32-、HCO3-

3.钻井液的作用以及所用化学剂的类型和各自作用机理

作用 1.冲洗井底 2.携带岩屑和密度调整材料

3.冷却与润滑钻头钻具

4.平衡地层压力

5.获取地层信息

6.悬浮岩屑和固体密度调整材料

7.稳定井壁8.传递功率

4.钻井液体系的分类及使用条件

第三章水泥浆化学

1.基本概念:

水灰比：配制水泥浆时，水与水泥的质量比

稠化时间：指水与水泥混合后稠度达到100Bc所需要的时间

第二篇采油化学

第四章化学驱与混相驱

一、基本概念

聚合物驱：以聚合物溶液为驱油剂的驱油法。也称为：聚合物溶液驱、聚合物强化水驱、稠化水驱和增粘水驱

采收率：在现有技术经济条件下能够采出地下原油储量的百分数。

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。

流度：指有效渗透率与粘度的比值。

流度比：指驱替液的流度与被驱替液的流度的比值。

聚合物的盐敏效应：盐对聚合物溶液粘度产生特殊影响（粘度降低）的效应。

活性水驱：以活性水作为驱油剂的驱油法叫活性水驱，最简单的表面活性剂驱

胶束溶液驱：以胶束溶液作驱油剂的驱油法叫胶束溶液驱。

微乳驱：以微乳为驱油剂的驱油法

水外相微乳：用水溶性表面活性剂配得，是溶有油的表面活性剂胶束分散在水中所形成的分散体系

油外相微乳：用油溶性表面活性剂配得，是溶有水的表面活性剂胶束分散在油中所形成的分散体系

泡沫驱：以泡沫做驱油剂的驱油法。

泡沫特征值：指泡沫中气体体积对泡沫总体积的比值。

酸值：1克原油被中和到pH值产生突跃时所需氢氧化钾的质量，单位为mg·g-1

复合驱：指两种或两种以上驱油成分组合起来的驱动。

混相：指相间界面消失。

混相注入剂：指在一定条件下注入地层，能与地层原油混相的物质。

富化剂：C2～C6的烃气。（使混相易于发生）

膨胀系数：指一定温度和CO2饱和压力下原油的体积与同温度和0.1MPa下原油体积之比。

二、基本原理

①聚合物驱提高采收率的机理；

1、减小水油流度比机理（I 增加水的粘度；Ⅱ减小孔隙介质对水的渗透率）

2、聚合物溶液粘弹性驱油机理（有限度）