油田化学绪论知识点
《油田化学》讲义
《油田化学》讲义第一章绪论一、石油和天然气的开采，原油加工前的预处理1．储油系列石油储存在地下，其聚集的体积量从几立方毫米到几十亿立方米之间。
石油储量达数千吨或更多的油藏才具有开采价值。
这样的油藏公布在孔隙性和渗透性岩层中，例如砂岩、石灰岩和粒土。
岩石的孔隙度具有重要意义，岩石的孔隙度越大，储存的石油越多，油藏深度通常为500～3500m，主要储量分布在800～2500m 的深度。
现在的深井和超深井发展以及海洋钻井发展。
2．开采石油的方法、钻井在十几世纪中期，开始从钻凿的井中进行机械采油。
第一口井是1859年在美国钻成的。
在采用原始的顿钻法时，靠机械绞车升降的专门钻头冲击破碎岩石，破碎的岩石定期用打捞筒捞出来。
在采用旋转钻井法时，利用旋转钻头钻透岩石。
工业性钻井工作是利用固定式的重型钻井机械进行的。
开始先往井里下一根钻杆，然后根据井深的增加接上新的钻杆。
为了清除钻碎的岩石，采用泥浆循环洗井。
3．油井开采石油的方法在油井采油中，可利用以下三种方法中的任何一种自喷采油、压缩机和（气举）采油、深井泵抽油。
自喷采油时，石油是靠雨层云能量的压力喷出地面的。
石油的憋喷会造成石油和伴生气的损耗，并可能造成火灾和井毁事故。
为了防止自喷井可能发生的事故，在开始采油前，在井中下入油管，并在井口安装能耐高压的设备。
久而久之，油层中石油的压力下降，石油不能靠自身的能量升到地面上来，不得不采用压缩机或气举法代替自喷法。
在井里圆心下入两套油管，通过所形成的空间注入石油气，注入的气体与石油混合将石油升举到地面上。
由于油层的衰竭，油层中石油的压力可能降价致使压缩机法的效率也变得很低，注入的气体很多，但油出得很少。
在这种情况下，要采用深井泵法采油。
由于自然地质条件的不同，存在各种油气驱动方式：水压驱动、气顶驱动、弹性驱动。
水压驱动可以保证从油层中充分开采石油。
为了保证充分地开采石油，开发油田的现代系统规定的地层注水，人为建立水压驱动。
油田化学复习
（一）1. 油田化学的概念: 研究油田钻井、采油和原油集输过程中化学问题的科学。
即如何使用化学剂和化学方法解决油田生产过程中的技术问题。
2.油田化学组成部分: 钻井化学, 采油化学, 集输化学3.油田化学按化学性质分类: 矿物产品,天然材料及其改性产品, 合成有机化学品,无机化学品。
4.油田化学按用途分类：通用油田化学品，钻井用化学品，油气开采用化学品，提高采收率用化学品，油气集输用化学品，油田水处理用化学品。
5.油田化学工作液的组成：化学助剂，施工材料，分散介质（二）1. 胶体：胶体大小的微粒（至少在一个方向为1～100nm之间）分散在另一种连续介质中所形成的分散体系称胶体体系。
（胶体体系必然是两相或多相的不均匀分散体系。
）2. 胶体化学：研究胶体的生成和破坏以及它们的物理化学性质的科学。
（包括：胶体物理化学，表面物理化学，高分子物理化学）（胶体化学研究对象：溶胶（憎液胶体）和高分子真溶液（亲液胶体））3. 粘土胶体化学：在一般胶体化学规律指导下，专门研究粘土胶体的生成、破坏和它们的物理化学性质的科学。
4.丁达尔现象：当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统，可发生的散射现象。
5.胶体体系的基本特征?( 1）具有多相性、2）具有高度分散性、3）具有聚结不稳定性)6.相：物质的物理性质和化学性质都完全相同的均匀部分。
体系中有两个或两个以上的相，称为多相体。
相与相之间的接触面称为相界面。
比表面：单位体积或单位重量（质量）物质的总的表面积7.真溶液与憎液胶体的根本区别：真溶液，溶质能自发地分散在介质之中，使体系的自由能减少。
憎液胶体，分散相不能自发地分散在介质中，需要作功强迫它分散成细颗粒，使体系的表面自由能增大。
8.粘土矿物包括层状结构和链状结构，粘土矿物的基本构造单元：1）硅氧四面体特点：共有三个层面：两层氧原子和一层硅原子，上下两层氧原子均形成六角环(空心)；在a、b两方向上无限延续2）铝氧八面体在a、b二维方向上无限延伸；共有三个层面，铝原子层位于中间；上下两个层面组成六角形(实心)。
油化基础绪论
绪论
2）相关工艺和作用对象
一般情况下，油田化学工作液通过地面管线等设备，由井口注入井筒、
井底或地层（油层）；
根据施工环境、条件的不同，需解决的工程问题不同，要求工作液具有 不同的性能特点；
要对工作液的作用，化学助剂或材料结构性质之间的关系有效了解掌握，
通过全面的实验评价达到改造工作液或建立新型工作液体系，更好地完 成油气井钻探和开采的目的。
绪论
3）油田化学工作液的评价项目 各种不同的油气井工艺技术设计对工作液的性能要求各不一样。但 总的来说它们具有以下几种共同常用的性能参数： 体系的粘度、流变性、滤失性； 体系对温度、盐、细菌、剪切等外界条件的适应性； 体系的稳定性以及对固体微粒的悬浮稳定性； 体系对油气层伤害程度及评价； 另外不同工艺对油田化学工作液还有一些特殊要求。 油田化学工作液的其它功能，保护油气层，安全、环保、高效以实现经 济效益最优化。
学理论。
研究过程：油田问题的提出→化学原因、化学原理的分析→一般化学 剂的筛选→特殊化学剂的合成→化学方法和手段对选择化学剂的评价
→油田化学剂或化学方法和手段的使用→效果评价→作用机理的研究
→油田化学理论的提出→油田化学剂或化学方法和手段的改进。
4、油田化学的发展历史和发展趋势
绪论
发展历史：从石油勘探开发产生之日起，石油勘探开发就一刻也离不开 化学问题，但是，油田化学成为一门专门的学科，大约开设于二十世纪 七十年代初。二十世纪七十年代初美国石油工程师协会出版了《油田化 学论文集》才正式提出油田化学这一概念。1973年，我国在北京石油化 工研究院成立了油田化学室。80年代后石油高校陆续成立了油田化学专 业等。通过30多年的发展，油田化学成为了化学中的一门重要应用分支 学科——油田应用化学。
石油化学基础知识
第二章 石油的化学组成
主要内容
石油的一般性状、元素组成、馏分组成 石油馏分的烃类组成 石油中的非烃化合物 石油中的微量元素 渣油以及渣油中的胶质、沥青质
一、石油的一般性状
1、物理性质
石油（或原油）通常是黑色或褐色 的流动或半流动的粘稠液体，相对密度 一般介于0.8~0.98之间。世界各地所产的 石油在性质上都有不同程度的差异。
M>200，不含不饱和烃； RT≤4，RA≤2或者％CR≤75(％)； CA/CN≤1.5； 含S《2％，含N≤0.5％，含O≤0.5％。
石油重油的结构族组成测定——密度法
对于重油或渣油可以采用密度法测定其结构 参数。
烃类密度与其结构有密切联系，在相对分子 质量相近的情况下，不同类型烃类其密度不 同，因而可用密度来关联油样的化学结构。 在关联中人们引入了参数Mc，该参数是表示 以每个碳原子计的平均相对分子质量，即 M/C，此处M表示平均相对分子质量，C表示 每个平均分子中的碳原子数。如果将参数Mc 再除以密度，它则表示每个碳原子所占有的 摩尔体积。对于不同结构的烃，每个碳原子 所占的摩尔体积不同。
二、石油炼制工业的发展概况
石油炼制工业的建立大约可追溯到19世纪末。1823年， 俄国杜比宁兄弟建立了第一座釜式蒸馏炼油厂，1860年，美 国B．Siliman建立了原油分馏装置，这些可以看做是炼油工 业的雏型。20世纪初，内燃机的发明和汽车工业的发展，尤 其是第一次世界大战对汽油的需求推动了炼油工业的迅速发 展。20世纪中叶，炼油工业就已发展成为一个技术先进、规 模宏大的产业。中国的炼油工业起步较迟，虽然在1907年就 建立了陕西石油官矿局炼油房，但是直到1949年，全国仅有 几个小规模的炼油厂。1958年，建立了我国第一座现代化的 处理量为100×104t／a的炼油厂。20世纪60年代，在大庆油 田的发现和开发的带动下，我国炼油工业迅速发展。目前， 我国炼油工业的规模已位居世界第四位，炼油技术水平也已 进入世界先进行列。
油田化学_第一章__表面活性剂
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吸附定义：物质从体相浓集到界面上的一种性质。气相中
的某些物质可以在固体表面上浓集；液体中某些物质可以
在气-液界面、液—液界面和固—液界面上浓集。
通常把能有效吸附其他物质的固体称为吸附剂ห้องสมุดไป่ตู้被吸
附的物质称为吸附质。
根据吸附剂与吸附质之间作用力的性质，将吸附作用
分为物理吸附和化学吸附。
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对只有一种溶质的稀溶液或非离子表面活性剂的吸 附，Gibbs公式可写为：
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2、影响吸附的因素 亲水基的影响
亲油基的影响 电解质的影响 温度的影响
加入电解质可使 离子型活性剂吸附量
溶质浓度影响
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增加，溶液离子强度 亲水基是影响吸 增加可减小定向离子 活性剂的浓度增加 附的主要因素，饱和 ，吸附量增加，当c＞ 头间的排斥 吸附的分子面积取决 cmc时，活性剂分子发 对离子型活性剂，链长增加， 生缔合，吸附量基本 于亲水基水化后的截 保持不变。 吸附量增加。链长超过16C的直链 面积。羧酸盐水化后 离子型活性剂吸附量降低，主要 的截面积大于磺酸盐 长链卷曲使分子截面增加。对于 和硫酸盐。聚氧乙烯 温度升高，离子型活 非离子活性剂n大， 聚氧乙烯非离子活性剂，当聚氧 性剂吸附量降低，非离 吸附量小。 乙烯的聚合度相同时，憎水基加 子活性剂温度升至浊点 大，吸附量增加。 后吸附量增加。 石油工程学院
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表面活性剂的命名
阴离子活性剂命名：盐型活性剂与酯盐型活性剂
1）盐型活性剂命名：盐型活性剂是由有机酸根和金 属离子生成的盐，按盐命名；
油田化学-第一章绪论
河南油田 地处豫西南的南阳盆地，矿区横跨南阳、驻马
店、平顶山三地市。已累计找到14个油田，探明 石油地质储量1.7亿吨及含油面积117.9平方公里。 1995年年产原油192万吨。 2009年原油产量165万吨。
江汉油田 是我国中南地区重要的综合型石油基地。累计生 产原油2118.73万吨、天然气9.54亿立方米。 2009年原油原油产量163万吨。
西气东输管道横贯中国腹地、全长4200 公里，是仅次于三峡工程的又一千亿元级 巨型基础设施工程，投资达1400亿元。
西气东输二线
西气东输二线西起新疆的霍尔果斯口岸， 管道总体走向为由北向南、由西向东，途 经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、江苏、 湖南、浙江、湖北、江西、广西、上海、 广东13个省（市、区），输气能力为300 亿方/年。 中石油成立了中亚天然气及西气东输二线 建设领导小组，明确了“2009年建成中亚 天然气管道和西气东输二线西段，确保 2010年开始供气”的目标。整个西气东输 二线的免税总投资将达到1434.9亿元。
西气东输二线管道工程路线示意图
西气东输三线
西三线干线管道西起新疆霍尔果斯首站，东达广 东省韶关末站。从霍尔果斯——西安段沿西气东 输二线路由东行，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、 河南、湖北、湖南、广东共8个省、自治区。 与西二线相同，中亚天然气仍是西三线的气源 地 。未来，土库曼斯坦、哈萨克斯坦和乌兹别 克斯坦等国家将向中国增加供气量。一方面，他 们依靠天然气带动经济社会发展，另一方面他们 正在努力摆脱俄罗斯的经济控制，积极争取与中 国合作。 西三线由中石油一家独立建设。
滇黔桂石油勘探局
负责云南、贵州、广西三省(区)的石油天然气的勘探开发。 1995年年产原油10万吨。
中国海洋石油总公司
油田化学第1章 绪论
绪 论
9、参考书及期刊 、
（一）教材 一 《油气田应用化学》，陈大钧等编，2006 （二）教材参考书 1.《油田化学》，佟曼丽主编，1999 2. 《油田化学基础》，惠晓霞，1998 3. 《采油作业》，T.O.阿仑等 4. 《采油化学》; 《油田化学》, 2007. 赵福麟 5.《强化采油原理》，韩显卿著 6. 《EOR聚合物驱提高采收率技术》, 刘玉章 等编
绪 论
绪论
5. 油田气应用化学研究的一般过程
油田问题的提出→化学原因、化学原理的分析 油田问题的提出 化学原因、化学原理的分析→ 化学原因 一般化学剂的筛选→特殊化学剂的合成 化学剂的评 一般化学剂的筛选 特殊化学剂的合成→化学剂的评 特殊化学剂的合成 化学方法和手段的选择→油田化学剂或化学方法 价→化学方法和手段的选择 油田化学剂或化学方法 化学方法和手段的选择 和手段的使用→效果评价 作用机理的研究 和手段的使用 效果评价→作用机理的研究 油田化 效果评价 作用机理的研究→油田化 学理论的提出→油田化学剂或化学方法和手段的改进 学理论的提出 油田化学剂或化学方法和手段的改进 →油田问题的提出 油田问题的提出
绪
（三）期刊
论
1.《油田化学》，四川大学高分子研究所主办； 2.《石油学报》，《石油学报（石油加工）》； 中国石油学会主办 3. 国外的SPE、SCI、EI收录的期刊: 《Journal Petroleum Science and Engineering 》 《 Journal Applied Polymer Science 》 《 Journal of Solution Chemistry 》
绪 论
6.5 油田气应用化学对石油勘探开发作出了巨 大贡献
罗平亚院士的三磺泥浆体系， 例1. 罗平亚院士的三磺泥浆体系，在70年代打出了中 年代打出了中 国第一口7000ｍ以上的油井 ｍ 国第一口 罗平亚院士的两性离子聚合物泥浆体系， 例2. 罗平亚院士的两性离子聚合物泥浆体系，在80～ ～ 90年代大大提高了石油钻井速度。提高5~10倍。 年代大大提高了石油钻井速度。提高 年代大大提高了石油钻井速度 倍 例3. 罗平亚院士的疏水缔合聚合物驱油体系，可以提 罗平亚院士的疏水缔合聚合物驱油体系， 高采收率1～ 个百分点 相当于再造了1～ 个大 个百分点， 高采收率 ～2个百分点，相当于再造了 ～2个大 油田。 油田。
《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。
(二)油田化学基本知识
4、毒理学资料
急性中毒：主要表现吸入后有恶心、呕吐等症状。
刺激性：刺激性。
五、各类油田助剂性质概述 （五）、缓蚀剂
1、危险性概述
危险性类别： 中闪点易燃液体 侵入途径：吸入 食入 经皮吸收
健康危害：蒸汽对眼及上呼吸道有刺激作用，高浓度时对中枢神经
系统有麻醉作用。短期内吸入较高浓度可出现眼及上呼吸道明显的刺激， 症状、眼结膜及咽充血、头晕、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力。
响中枢神经系统并产生睡意，长期接触皮肤会有脱脂反应导致
皮肤刺激，有时还会引起皮炎。
五、各类油田助剂性质概述
（八）、粘土稳定剂
1.危险性概述 危险性类别：碱性腐蚀品 侵入途径：吸入 食入 经皮吸收
健康危害：蒸汽对眼及上呼吸道有刺激作用。短期内吸入较高 浓度可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽充血、 头晕、恶心、呕吐、胸闷。 环境危害：注意对水体的污染 燃爆危险：遇明火、高热有燃烧危险。
环境危害：本品对环境有害，主要体现在对水体及大气的污染，应
特别注意对水体的污染 燃爆危险：易燃，遇明火、高热有燃烧危险。
五、各类油田助剂性质概述
2、理化特性
外观与性状：黄色粘稠液体，有刺激气味 相对密度（水=1）：≥0.800
溶解性：可溶于水。
主要用途：用于原油生产与集输系统设备防腐蚀防护方面。
五、各类油田助剂性质概述
溶解性：可溶于水。 主要用途：用于润湿降低地层空隙摩阻，提高地层注水量 。
五、各类油田助剂性质概述
3、稳定性和反应性
稳定性：稳定
禁配物：强氧化剂、强碱。
避免接触的条件：明火、高温。
聚合危害：不能发生。
分解产物：二氧化碳
五、各类油田助剂性质概述
油田化学知识点总结
油田化学知识点总结1、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，产生过剩电荷的现象。
2、阳离子交换容量: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）。
3、粘土造浆率:一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T。
4、钻井液碱度:用浓度为0.01mol/L的标准硫酸中和1mL样品至酸碱中和指示剂变色时所需要的体积（单位用mL表示）。
5、钻井液触变性:一些非牛顿流体在机械作用下变稀（或变稠），在机械作用消除后则变稠（或变稀）的性质。
6、塑性粘度:Bingham流体流变曲线（直线）斜率的倒数。
7、钻井液的流变曲线:剪切应力与剪切速率之间的关系曲线。
8、流变模式:表示流变曲线的数学式。
9、钻井液剪切稀释特性:钻井液表观粘度随剪切速率增大而降低的特性。
10、絮凝剂:钻井液絮凝剂是指能使钻井液中的固相颗粒聚集变大的化学剂。
11、页岩抑制剂:能抑制页岩膨胀和（或）分散（包括剥落）的化学剂。
12、抑制性钻井液:是以页岩抑制剂为主要处理剂配成的水基钻井液。
13、水泥浆稠化时间:水与水泥混合后稠度达到100Bc所需要的时间。
14、井漏:在钻井过程中，钻井液大量流入地层的现象，称为钻井液的漏失。
15、剪切稀释特性：钻井液表观粘度随剪切速率增大而降低的特性。
16、压差卡钻：又称为粘附卡钻，是钻柱为钻井液滤饼粘附后，由钻井液压力与地层压力之差所产生的结果。
17、剪切速率：当流体的流态处在层流时，相邻流动层之间的速度差除以它们之间的垂直距离。
18、动切力：钻井液在层流状态下达到动平衡时形成网架结构的强弱。
19、粘土的吸附性：指物质在两相界面上自动浓集的现象（界面浓度大于内部浓度）。
20、粘土的凝聚性：是指一定条件下的粘土矿物颗粒（准确地说应为小片）在水分散体系状态下，通过不同的联结方式产生絮凝或聚结（集）的现象。
21、膨润土：以蒙脱石为主的含水粘土矿物。
(一)油田化学基本知识
提
纲
一、油田化学室的主要任务和职责 二、油田化学研究的主要内容和助剂分类 三、油水分析和油田化学剂的 四、油田化学剂的管理 五、各类油田助剂性质概述 六、各类油田助剂有害成分概述
一、油田化学室的主要任务和职责
采油工艺研究所油田化学室的主要任务就是对原油生产过程中
出现的一些与油田化学有关的问题，利用油田化学的方法和思路，通 过对形成原因和机理的研究，利用油田化学剂及其他相关化学手段 进行预防和解决，确保原油生产工作正常开展。 1、油田化学室目前的岗位设置
三、油水分析和油田化学剂的评价
2、 伴生气中硫化氢（H2S）含量的分析
伴生气中硫化氢（H2S）含量的测定为碘量法，采用GB11060.1 《天然气中硫化氢含量的测定 碘量法》。测量范围为0～500mg/m3。 其方法原理为：在一定温度和压力下，用过量的乙酸锌溶液吸收计量体
积的气体试样中的硫化氢，生成硫化锌沉淀。加入过量的已知浓度的碘
取 样 方 式： 分析项目 CH4 % C2 H6 % C3 H8 % iC4 H10 % nC4 H10 % iC5 H12 % nC5 H12 % iC6 H14 % nC6 H14 % 备注：
分析项目 iC7 H16 % nC 7 H16% C 3 H6 % C4 以上烯烃 He% H2 % CO 2 % N2% CO%
溶液和少量的盐酸，以氧化生成的硫化锌，剩余的碘用已知浓度的硫代 硫酸钠标准溶液滴定，根据消耗的硫代硫酸钠标准溶液的量即可计算出 气体试样中硫化氢的含量。
三、油水分析和油田化学剂的评价
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层
色
谱
分
析
报
告
油田化学知识点总结
油田化学知识点总结1. 原油的组成和特性原油是一种复杂的烃类混合物，主要由碳和氢构成，同时还包含少量的硫、氧、氮和金属元素。
原油的特性包括密度、粘度、凝点、闪点、硫含量等，这些特性对原油的开采、运输和加工都有着重要的影响。
2. 油藏地质和油藏流体油藏地质是油田开发的基础，包括油藏构造、沉积环境、孔隙结构、渗透率等方面的知识。
油藏流体则包括原油、天然气和水，它们的组成、性质和运移规律对油田的开发和生产都有着重要的影响。
3. 油田水处理油田开采和生产中产生大量的水，其中包括地层水、采出水、注水等。
这些水中含有各种溶解物质、悬浮物质和微生物，需要通过水处理工艺进行处理，以满足生产和环保的要求。
4. 油藏采收工艺油藏采收工艺包括常规采油、压裂、水驱、气驱等各种方法，每种方法都有其适用的特定条件和优缺点。
了解不同的采收工艺对于选择合适的开采方案非常重要。
5. 油品加工原油经过加工可以得到各种产品，包括天然气、汽油、柴油、煤油、润滑油等。
不同炼油工艺可以生产出不同品质的产品，了解加工工艺对于产品质量控制和技术改进非常重要。
6. 油田环境保护油田开发和生产过程中会产生大量的污染物，包括废水、废气、废渣等。
需要通过环保工艺和措施对这些污染物进行处理和控制，以最大限度地减少对环境的影响。
7. 油田化学品油田化学品主要包括各种助剂和添加剂，用于改善采收工艺、产品质量和环境保护。
这些化学品包括表面活性剂、缓蚀剂、脱水剂、防蜡剂等，对于油田的生产和运行都起着重要作用。
8. 油田储运原油和炼油产品需要进行储存和运输，这涉及到储罐、管道、船舶、铁路、公路等方面的知识。
了解储运技术对于保证产品品质和安全运输非常重要。
上述是油田化学的一些主要知识点，油田化学作为涉及化学、地质、工程等多个学科的交叉学科，需要具备广泛的知识和综合的技术能力。
在未来的油田开发和生产中，需要进一步深化油田化学的研究和应用，不断提高油田开发的效率和产品质量，同时减少对环境的影响。
油田化学基础知识
油田化学基础知识名词解释1、相：体系中物理化学性质完全相同的均匀部分。
2、界面：体系中相与相之间物理化学性质发生突变的交接面。
3、分散度：是某一相分散程度的量度，常用分散相颗粒（或液滴）的平均直径或长度的倒数来表示。
4、比表面：是物质分散程度的另一种量度，其数值等于全部分散相颗粒的总表面积与总质量或体积之比。
S比=S/V，或S比=S/m(S代表总表面积，V代表总体积，m代表总质量)。
5、表面张力：是引起液体表面收缩的单位长度上的收缩力，单位是牛顿/米，方向是不行于表面，垂直于液面的边缘。
6、净吸力：液体表面分子受到液相分子的吸引力与气相分子吸引力之差，方向是指向液体内部。
7、接触角：是指通过气液固三相交点作液滴表面的切线与液固界面间的夹角θ。
8、沾湿：液体与固体接触时，将气-液界面与气固界面，转变为液-固界面的过程。
9、浸湿：指固体浸入液体中，气-固界面转变为液-固界面的过程，而液体表面没有变化。
10、铺展：当液-固界面取代了气-固界面的同时，气-液界面也扩大了同样面积的过程。
11、附加压力：由于表面张力的存在，而在弯曲液面上产生的附加的压力。
12、吸附作用：当气相或液相分子碰撞到固体表面上时，由于它们之间有相互作用力，使一些分子吸附在固体表面上，这种作用称为吸附作用。
13、物理吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力是范德华力。
14、化学吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力是化学键力。
15、吸附量：每克吸附剂吸附的气体在标准状态下的体积或吸附质的毫摩尔数。
16、离子的选择性吸附：当吸附剂处于多种离子的混合溶液中时，有选择性地吸附某种离子或某一类离子，，而对其它离子不吸附或吸附较少。
17、离子的交换性吸附：带电胶体粒子吸附的离子和溶液中的同电荷离子发生的离子交换作用，这种作用称为离子交换吸附。
18、胶体：指分散相粒子直径大小在1nm~1μm之间的分散体系。
19、表面活性剂：在溶剂中加入少量就可以显著降低溶剂的表面张力的物质。
(油田化学课件)第一章绪论
粘土矿物
（2）阳离子交换容量（C.E.C) 定义： 1kg粘土在pH值为7的条件下，能被交换下来的
阳离子的总量（以一价阳离子毫摩尔数表示），单位为 mmol/kg。
C.E.C可用来表示粘土在水中带电性的多少，它与粘 土的水化分散、吸附等性质密切相关。
（3）造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为 15mPa.s钻井液的体积数，m3/T。
油层化学改造
化学驱法
聚合物驱 活性剂驱
碱驱
复合驱
混相驱法 烃类混相法
采
非烃类混相法
油
热采法 蒸汽驱 火烧油层法
化
水井调剖 油井堵水
学
化学防砂 防蜡清蜡
稠油降粘 酸化解堵
油水井化学改造 射孔压裂 修井压井
油层保护 综合措施
采油化学主要研究油层改造和油水井化学改造问题。包括改 造方案、添加剂的作用机理、合成、筛选、改进和应用。涉 及采油过程中的众多化学问题。
思考题：为什么伊利石单位晶胞所带负电荷（晶格取 代）比蒙脱石多，而C.E.C却比蒙脱石小？ 影响因素：粘土类型；分散程度；CEC；pH值等
粘土矿物的性质
二、 粘土的水化膨胀性
1、定义 水化：粘土矿物表面容易吸附较多水分子的特性。 膨胀：粘土吸水后体积增大的性质。膨胀性是衡量粘土亲
水性的指标，亲水性越强，吸水量越大，水化膨胀越厉害。
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。
粘土矿物
⑵蒙脱石
①蒙脱石晶体结构示意图
可交换阳离子 H2O
Si-O Al-O Si-O
Si-O Al-O Si-O
蒙脱石
粘土矿物
②蒙脱石特点
A、2：1型粘土矿物
第一讲 油田化学剂-绪论
固井水泥外加剂
这是比较薄弱的环节，与国际水平相距较大，无论是产品质 量、品种数量、使用程度、基础和应用研究、推广应用范围都有 较大差距，但在作用机理方面国内外研究都不够深入，国内尤其 如此，因此产品质量很难达到要求。其研究方法类似钻井液。但 近十多年来发展较快。 3.2.2油气开采 酸化、压裂 这是世界上所有油田都采用的主要增产增注措施。大量的实践 经验证实，压裂酸化效果的好坏在很大程度上取决于添加剂的质量 。其主要化学剂国内都能解决，国产化。但还不能形成配套体系。 例如提高返排效率的助剂，各种专用表面活性剂、高效黏土稳定剂 ，杀菌剂等还依赖进口。
油田化学剂
oilfield chemicals
东北石油大学应用化学系 张荣明副教授
绪论 一 石油工业面临的问题 1.1 加大勘探力度，扩大地质储量。
1.2 提高开采技术，增加可采储量。
二 油田化学剂及其分类 2.1通用化学剂 Universal Chemicals 能广泛用于油田不同生产工艺过程的化学剂 生物聚合物、羧甲基纤维素钠盐、粘土稳定剂、 天然聚合物、聚丙烯酰胺、表面活性剂和示踪剂七 个类型。实际上，这是最多的一大类化学剂，很多 化学剂都不只一种功能，但这类化学剂通常不作为 专门研究。
绪论
● 油田化学专门人才需求迫切，
就业市场前景较好
目前油田化学专门人才较缺乏（起点较低、 专业知识欠缺），需求呼声较高。 主要需求部门：钻采研究院所、专业化公司 （如钻井公司、泥浆公司、采油厂、井下作业 公司、油田化学品研究单位和生产企业等）。
钻井化学 油田化学 采油化学 集输化学
三大工程不同，但互相衔接，
腐蚀或尽可能减轻腐蚀。
水泥浆化学：研究水泥浆的组成、性能及其控制与调 整，用来封隔漏失层、复杂地层、保护产层和套管。
水泥浆是固井中使用的工作液。固井是由套管向 井壁与套管的环形空间中注入水泥浆并让它上返至一 定高度，水泥浆随后变成水泥石将井壁与套管固结起 来。 水泥浆的性能与固井质量密切相关。调控水泥浆 性能主要用化学法。 方法的核心：了解水泥浆外加剂和外掺料的类型、 结构、性能及其作用机理。
聚合物驱：提高波及系数
化学驱
碱驱：提高洗油效率 表面活性剂驱：提高波及系数和洗油效率
各种化学剂组合还可形成各种复合驱。 碱驱（A）
表面活性剂强化 碱驱（SA） 碱强化表面活性 剂驱（AS） 三元复合驱 （ASP）
稠化碱驱 （PA） 碱强化聚合 物驱（AP）
表面活性剂 驱（S）
稠化表面活 性剂驱（PS）
欢迎大家光临
大家好
《油田化学》
前 言
《油田化学》是化学与油田钻井、完井、开采、 集输、环保等工程学科交叉形成的边缘科学。
石油工程中最年轻、前景广阔的一门科学。 主要用于解决油田工程中的有关化学问题。 内容包括： ★探索工程技术问题的化学本质； ★研制化学添加剂和工作液配方； ★探讨化学协同作用机理；
表面活性剂 强化聚合物 驱（SP）
聚合物驱（P）
解决油水井问题用各种化学剂： 砂：防砂剂 腊：防腊剂、清腊剂 水：堵水剂、调剖剂、水处理剂
油田化学复习
油田化学复习第一章绪论1.油田化学是由钻井化学、采油化学和集输化学三部分组成。
主要研究石油工业上游作业中所遇到的化学问题。
2.油田化学分类①钻井化学：研究钻井过程中遇到的化学问题。
包括钻井液、完井液和固井水泥等。
②采油化学：研究采油过程中遇到的化学问题。
主要研究油层的化学改造和油水井化学改造。
③集输化学：研究油气集输过程中遇到的化学问题。
主要研究埋地管道的腐蚀与防腐、乳化原油的破乳与起泡沫原油的消泡、原油的降凝输送与减阻输送、天然气处理与油田污水处理等问题。
3．油田化学在石油工程专业中的地位和作用油田化学是石油工程专业中的一门主要课程，应用性、实用性强。
涉及到钻井、采油和储运等油田作业的各个方面。
第二章粘土矿物及粘土化学基础1. 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。
底氧和顶氧。
2．铝氧八面体：由一个铝与六个氧（或羟基）配位而成。
3.晶格取代：硅氧四面体中的硅和铝氧八面体中的铝为其他原子（通常为低一价的金属原子）取代。
晶格取代的结果，使晶体的电价产生不平衡。
为了平衡电价，需在晶格表面结合一定数量的阳离子。
4.界面：两不同相之间的接触面，例：气—液界面，油—水界面，粘土—水界面5.相：指体系中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分。
6.吸附：物质在两相界面上自动浓集（界面浓度大于内部浓度）的现象，称为吸附，被吸附的物质称为吸附质，吸附吸附质的物质称为吸附剂。
7.吸附量：单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的量。
8.吸附分类：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附——吸附原因物理吸附和化学吸附——作用力的性质不同9.物理吸附：吸附剂与吸附质之间通过分子间引力而产生的吸附。
由氢键力产生的吸附也属于物理吸附。
10.化学吸附：吸附剂与吸附质之间通过化学键形成的吸附。
11.吸收光谱来检查有无新的吸收带——判别物理吸附还是化学吸附。
12.离子交换吸附：（粘土表面）吸附剂表面的离子可以和溶液中的同号离子发生交换作用。
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1 流变曲线过原点 2 施加很小的切应力流体就能流动 3 无直线段，粘度随切应力的增大而降低 4 极小的切应力就能流动，流体内没有空间网架结构，或结构非常脆弱，剪切拆散后不易恢复； 5 粘度随剪切速率的增加而下降，是形状不规则的粒子或水化膜，沿流动方向转向或变型，流 动阻力减小所致。
20.晶格取代是粘土胶粒带电的根本原因。所谓的品格取代是指在晶体结构不变
的条件下，高价中心离子被低价正离子取代的现象。结果是正电荷亏损，粘土带 负电。必然要吸附等电量的阳离子来平衡电荷，称为补偿阳离子。
21.在粘土-水分散体系中，阳离子受到扩散力与吸引力的影响，扩散分布在固液
界面周围，构成扩散双电层，包括吸附层与扩散层，两层之间的界面称为滑动面。
油 田 化 学
（1）油气田应用化学上游工程物探→钻井与完井→自喷采油→注水采油→增产 →强化采油→油气初步处理→油气集输→腐蚀与防护→废物处理和环境保护 （2）油气资源→上游工程→天然气处理厂，炼油化工厂 （3）《油气田应用化学》是把化学理论、化学方法、化学处理剂、化学工作液 应用于油气田开发的钻井、完井、采油、集输及污水处理等工程技术中的应用 型交叉学科。是化学学科的新的分支学科。
22.在粘土-水分散体系中，阳离子受到扩散力与吸引力的影响，扩散分布在固液 界面周围，构成扩散双电层，包括吸附层与扩散层，两层之间的界面称为滑动面。 23.粘土胶粒运动时带着滑动面以内的吸附层一同运动。从滑动面到均匀液相的 电位称为电动电位（ξ）；ξ电位对胶体分散体系的稳定起决定性作用，ξ电位 越高，胶粒间电性斥力越大，聚结合并阻力越大，胶体越稳定。 热力学电位：从固体表面到均匀液相内部的电位（取决于固体表面电荷与吸附层 内反离子电荷之差）。 24.粘土矿物表面带有负电荷的原因：同晶置换或晶格取代。 25.泥饼的概念与描述方法及其对钻井作业的影响： ①泥饼：自由水渗入地层、固相附着井壁，形成泥饼。 ②描述方法：硬、软、韧、致密、疏松、薄、厚等 ③泥饼薄而韧有利于降低失水，保护孔壁；厚而疏松则失水大，减小孔壁直径、 引起压差卡钻。不利于孔壁稳定。 26、随着泥饼的不断加厚以及在压差作用下被压实，泥饼对裸眼井壁起到有效 稳定和保护作用，这是钻井液的造壁性。
8、钻井液技术发展趋势
（1）井壁失稳机理与钻井液强化井壁技术 （2）复杂地质条件下深井、超深井、大位移井、海洋深水钻井液技术； （3）环保及高性能水基钻井液体系及高性能处理剂的研制与应用； （4）页岩气井环保油基、水基钻井液技术 （5）恶性漏失的堵漏新技术； （6）钻井液废液、废固的集约化处理新技术
16.粘土的吸附性：粘土颗粒晶层表面含大量的氧原子和氢氧原子团,以及表面带
负电、端面带正电，可以通过物理吸附、化学吸附和离子交换吸附的方式，吸附 阴离子、阳离子和非离子基团，从而改变粘土表面的性质，这是钻井液胶体稳定和 性能调控的基础；吸附架桥桥联成网 17.粘土的聚结性：粘土颗粒高度分散在水中形成的溶胶-悬浮体是热力学不稳定 体系，受高温或电解质的影响，粘土颗粒表面性质与处理剂的相互作用发生改变， 颗粒间斥力下降，处理剂护胶作用减弱，粘土颗粒自发产生絮凝或聚结合并，使粘 土颗粒粒径变粗，带来钻井液性能的改变。
（7）油气田应用化学的发展趋势
●高效的化学剂和技术 ●多效的化学剂和技术 ●环保的化学剂和技术 ●极端条件下石油勘探开发中的化学剂和技术 ●煤层气、天然气水合物、页岩气等新能源的开发利用 ●储气库建设
（钻井液工艺学涉及）
1、钻井液的定义：（泥浆）（循环使用）
钻井工程中所使用的一种工作流体； 具有能满足钻井工程所需的各种功能和性能； 是一种分散相粒子（粘土、加重剂、油）多级分散在分散介质（水、油）中形成的溶胶
分散介质+分散相+各类处理剂；以水基钻井液为例，其组成为： 水与膨润土、各种处理剂和加重剂组成的多相、多级分散体系。
5、钻井液的性能
密度一平衡地层压力 流变性能—携带、悬浮钻屑、加重剂 滤失性能—稳固井壁、保护油气层 润滑性能—提供润滑、防卡能力 pH值和碱度—提高处理剂效能、防腐
6、按分散介质的不同可分为：
35.钻井液流变性基本概念
流变性是指在外力作用，液体发生流动和变形的特性；流变性是钻井液十分重要的性能
36.流体的基本流型与特点
（1）剪切速率（流速梯度）：指垂直于流速方向上单位距离流速的增量，γ=dv/dx，单 （2）剪切力，液体流动时，在流速不同的各液层之间会发生内摩擦作用，出现成对的内 （3）剪切应力：流体单位面积上的剪切力，即τ=F/S
（4）油气田应用化学在石油勘探开发中的重要地位
1.油气田应用化学的作用是工程手段无法代替的。 例如：水泥浆的稠化时间、酸化 2.油气田应用化学的作用是工艺手段无法代替的。 例如：化学驱油、增产措施 3.油气田应用化学应用于油气勘探开发的每一个大小环节，现代石油勘探开发 中工程中一刻也离不开油田应用化学。 （5）油田化学学科研究的主要目的和任务利用化学的方法、手段、化学剂来提 高石油勘探开发的速度、产量、采收率、经济效益。
18.粘土矿物的晶层结构
根据硅氧四面体和铝氧八面体品片的比例不同，可将粘土矿物分为两类： 1:1型：由一个硅氧四晶片与一个铝氧八面品片通过共用氧原子结合形成晶层。 2:1型：由一个铝氧八面品片夹在两个硅氧四中间通过共价键连接在一起构成 单元晶层。
19.常见粘土矿物的晶体结构
（1）伊利石：伊利石的品体结构与蒙脱石相似，均为2：1型晶层结构，差异主要 为处于两个硅氧层之间的补偿阳离子为K+，而蒙脱石为Na+或Ca2+，而且晶格取代 程度更高。 （2）蒙脱石：蒙脱石是典型的2:1型晶层 片状结构的粘土矿物，中间为铝氧八面体，上下为硅氧四面体所组成的单元晶层。 层间为分子间引力连接。 （3）高岭石：高岭石是典型的1：1型晶层结构的粘土矿物，是由一个铝氧四面体 品片和一个铝氧八面体品片所组成的单元晶层。
分类：蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石、海泡石等。
13.膨润土:以蒙脱石为主要矿物成分（>80%）的一种粘土，具有吸附性、水化膨
胀性、造浆性。
14.影响，扩散分布在固液界 面周围，构成扩散双电层，包括吸附层与扩散层，两层之间的界面称为滑动面。 粘土胶粒运动时带着滑动面以内的吸附层一同运动。从滑动面到均匀液相的电 位称为电动电位（ξ）；ξ电位对胶体分散体系的稳定起决定性作用，ξ电位 越高，胶粒间电性斥力越大，聚结合并阻力越大，胶体越稳定。
40.塑性流体特点分析
━流变曲线在剪切应力轴上有一截距τs，当剪切应力低于τs时， 流体不发生运动。τs称为静切力或凝胶强度; ━流动初期粘度随剪切应力的增大而降低； ━继续增大剪切应力，粘度不再随剪切应力变化，流变曲线 变成直线，这个粘度称为塑性粘度ηp; ━延长这段直线与剪切应力轴相交于τ0,称为动切力或屈服值。 1 有静切力：表明流体内部存在凝胶结构； 2 曲线段：随剪切速率增大，凝胶结构被拆散的速率增加； 3 直线段：凝胶结构拆散与恢复速率处于平衡。
2、钻井工艺过程
高热量 大量钻屑 井壁失稳 高压地层流体 油气层损害
3、钻井液的基本功能：
（1）冷却和清洗钻头，提高钻头破岩效率； （2）携带和悬浮钻屑、加重剂，保持井眼清洁； （3）稳定井壁，防止井塌； （4）保护油气层，降低储层伤害； （5）传递水马力； （6）获取地层信息
4、钻井液的基本组成为：
10.粘土矿物与钻井液有什么关系呢？
粘土是钻井液配浆基础材料，是提供钻井液滤失性能与流变性能的重要成分； 粘土矿物是沉积岩的主要矿物成分； 钻井液与地层粘土矿物接触带来井壁失稳和油气层损害。
11.粘土：自然界广泛分布的、以粘土矿物。
为主要成分的细颗粒（<2μ）粘性土状物质。
12.粘土矿物：含水的层状、链层状的铝硅酸盐总称。
9.粘土矿物的基本构造单元
硅氧四面体：由一个硅原子与四个氧原子以相等的距离相连而成，硅原子在 四面体中心，四个氧原子在四面体顶点。硅氧四面体在平面上沿a、b两个方 向有序排列组成六角形的硅氧四面体品片。 铝氧八面体：由一个铝原子（铁或镁原子）与六个氧原子或氢氧原子团组成， 铝原子居于八面体中心，六个氧原子或氢氧原子团在八面体顶点。多个铝氧 八面体，在a、b两个方向上有序排列组成铝氧八面体品片。
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27.扩散双电层：
从固体表面到过剩反离子为零处。反离子扩散分布于胶粒周围，形成扩散双电层。 28.影响粘土阳离子交换容量大小的因素： (1)粘土矿物的本性(2)粘土的分散度(3)溶液的酸碱度
29.粘土晶体的电荷
(1)永久负电荷 —— 构造电荷(2)可变负电荷（表面电荷）(3)正电荷—表面电荷 30.无机电解质的聚结与絮凝作用：无机电解质压缩扩散双电层，引起端-端、 端-面形成结构，粘土颗粒变大，称为絮凝；面-面聚集在一起称为聚结。 31.粘土矿物表面水化：粘土矿物晶层表面吸附水分子和补偿阳离子吸附水分子、 增大晶层间距的过程。 32.粘土矿物渗透水化：由于晶层间阳离子浓度大于溶液内部的阳离子浓度，因 而发生水的浓度扩散，使水进入晶层，增加晶层间距，使粘土膨胀。 33.沉降稳定性：在重力作用下，分散相粒子是否容易下沉的性质。 34.聚结稳定性：分散相粒子是否容易自动聚结变大（自动降低分散度）的性质。
37.流体的流型与流变方程
钻井液流变性的核心问题就是研究各种钻井液的剪切应力与剪切速率之间的关系。描述
38.流体的流型（流体的类型）：牛顿流体；塑性流体；假塑性流体： 39.流体的流型与流变方程
其流变方程分别为： ①牛顿内摩擦定律：τ=ηγ； ②宾汉方程：τ=τ0+ηpγ； ③幂律方程：τ=Kγⁿ 通常钻井液为塑性流体或假塑性流体，流变曲线符合宾汉方程或幂律方程
(1)液体类 ①水基钻井液；②油基钻井液；③合成基钻井液； (2)气液混合类 ①泡沫钻井流体；②充气钻井液； (3)气体类 ①空气；②天然气、二氧化碳气。
7、钻井液各类体系的特点和适用范围不同：