油气田应用化学读书笔记

油气田应用化学读书笔记
油气田应用化学是化学、化工、及石油工程等多门学科的结合，并在石油工业上游不断发展的新兴学科。

该学科主要研究石油工程所用化学剂和材料的结构、合成原理、合成方法等，包括石油钻井和完井工作液、油气井增产增注措施、防砂堵水等油气井施工工作液配方、作用机理、堵水调剖、强化采油、油气集输、腐蚀及预防等诸多工程技术。

一、钻井液完井液化学
钻井液是油气井钻井过程中，以多种功能满足钻井需要的各种循环流体的总称。

钻井液俗称钻井泥浆，或简称泥浆。

钻井液通常分为两类，水基钻井液和油基钻井液。

钻井液的主要功能有：（1）携带和悬浮岩屑；（2）稳定井壁和平衡地层压力；（3）冷却和润滑钻头、钻具；（4）传递水动力，提高钻井速度和破岩效率。

1．钻井液的性能
钻井液的性能包括密度、流变性（马氏漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力等）、滤失性（API滤失量、HTHP滤失量、泥饼质量）、PH值和碱度和润滑性。

钻井液主要用来调节钻井液的静液柱压力，以平衡地层压力，确保钻井安全。

同时亦用来平衡地层构造应力，以避免井塌的发生。

钻井液流动和变形的特征称为钻井液的流变性。

其中流动性是主要的，流变性的主要功能是：携带岩屑，保证井底和井眼的清洁，悬浮岩屑和重晶石，提高机械钻速，防止井漏、井塌，防止气侵。

钻井液的滤失性主要是指起滤液滤失量的大小以及在井壁所形成泥饼的质量。

一般来讲，滤失过量会引起如下不良后果：损害油气层，降低产能；井壁垮塌，井径不规则，引起下钻遇阻；在高渗透地层形成较厚滤饼，造成压差卡钻；因滤液侵入半径过大，致使测井解释不准，不易发现油气藏。

2．钻井液处理剂及其作用原理
无机处理剂：纯碱、烧碱、石灰、石膏、氯化钙、食盐、水玻璃、重铬酸钠、六偏磷酸钠、碱式碳酸锌。

有机降粘剂：丹宁、栲胶碱液、磺甲基丹宁、铁铬木质素磺酸盐、TSPD、TSD、黑色衍生物（DMP）、SSMA、Thermal-Thin。

增粘剂：生物聚合物、羟乙基纤维素。

二、油井水泥及外加剂
固井是油井建设过程中的主要环节，固井质量的好坏直接关系到该静的继续钻井、
以及后续完井、才有、修井等各项工作的质量。

质量较差的固井作业会引起地层堵塞、水窜、气窜、套管腐蚀和降低原油采收率。

固井作业有两个主要的环节：下套管和注水泥。

API油井水泥分级方法及性能：API标准是美国石油学会专用水泥标准，按此标准生产的油井水泥称API油井水泥。

目前API水泥分A至H八个级别，每种水泥适用于不同井况。

此外还根据水泥抗硫酸盐能力进行分类，分为普通型（O）、中抗硫性（MSR）和高抗硫性（HSR）。

A级水泥具有可泵性好、凝结硬化快及早期强度高的特点，对于高压井效果特别好，有利于防止油气上窜，提高固井质量。

B级油井水泥的适用油井深度与A级相同，但它还具有抗硫酸盐的性能。

B级油井水泥分为高抗硫酸性型和中抗硫酸性型，适用于从地面到井深1830m。

C级油井水泥适用的井深范围为地面至1830m深度，分为普通型、中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型，C级水泥中C3A含量和比表面积均较高，因此具有早强特性。

D、E、F三个级别的油井水泥为适用于中深井和探井条件下的水泥品种，三种级别的油井水泥又各自分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型油井水泥。

API G级和H级水泥是两种基本油井水泥，这种水泥在生产时书允许掺加适量石膏外，不得添加任何外加剂，而使用时能与多种外加剂配合，能适应较大的井深和温度变化范围。

G、H级水泥均分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型两类，G级、H级油井水泥单独使用时的井深范围是地面至2440m的深度。

三、酸化及酸液添加剂
1．酸化原理：
酸化是一种使油气井增产或注水井增注的有效方法。

它是通过井眼向地层注入一种或几种酸性混合液，利用酸与地层中部分矿物反应，溶蚀储层中的连通孔隙或天然裂缝壁面岩石，增加孔隙和裂缝的导流能力，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：用少量的酸，在无外力搅拌作用下，对施工或采油采气过程中可能造成的射孔孔眼的堵塞和井筒的酸溶液结垢进行溶解并及时返排酸液，以防止酸不容物重新堵塞孔眼和井壁的一种油气井增产措施。

基质酸化：是在低于岩石破碎压力下，将酸液注入地层岩石孔隙空间，利用酸液溶蚀井陉附近的堵塞物以恢复地层渗透率或利用酸液溶解空隙中的细小颗粒、胶结物等以扩大孔隙空间、提高地层渗透率的一种增产措施。

压裂酸化：是在足以压开地层形成裂缝，或张开地层原有裂缝的压力条件下的一种挤酸工艺。

因此，酸压施工的泵注压力应大于地层破碎压力。

3．酸化压裂的三个方面作用：撑开并扩大天然裂缝或压开新裂缝，改造或提高油气层内部的渗透能力；解除拥堵：使井底与高渗透带或新的裂缝系统沟通。

四、油水井化学堵水与调剖技术
1．油气井出水是油田开发过程中普遍存在的问题，特别是采用注水开发多层合采方式的油田。

随着油气田开发的进程，地层水或注入水的不断的推进，由于地层的非均质性、油水流度比的不同及开发方案、措施的不当，均能导致油田单层水舌的突进，油田含水上升速度快，致使过早水淹，原油采收率低。

2．堵水方法和堵水剂分类
堵水方法一般分为机械堵水和化学剂堵水两类，化学堵水又包括选择性堵水和非选择性堵水。

机械堵水的方法，即对于多层合采的油井采用分隔器将出水段在井筒内卡封的方法，以阻止水淹层的水流入井筒内，采出地面的技术。

化学堵水法，即利用化学方法，采用化学堵剂，通过化学作用对水层或油层造成一定的堵塞，阻止或减少水流入井筒的方法。

油井非选择性化学堵水，利用非选择性堵剂，封堵油气井中单一含水层和高含水层，分为树脂型堵剂、沉淀型堵剂、凝胶型堵剂和冻胶型堵剂。

油井选择性堵剂，适用于不易用封隔器将油层与待封堵水层分隔开的施工作业，有水基堵剂、油基堵剂。

3．注水井化学调剖技术
由于油层的不均质，注入油层的水通常只有80%——90%的量为厚度不大的高渗透层所吸收，致使注入剖面很不均匀。

为了发挥中低渗透层的作用，提高注入水的波及系数，就应该采取措施，向注水井注入调剖剂（固体颗粒状调剖剂、单液法调剖、双液法调剖）。

4．注蒸汽采油的高温调堵。