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。

13.同号离子交互交换：即阳-阳，阴-阴，类似于置换反应。

14.等电量交换：交换出的阳离子与吸附上的阳离子当量相等。一个钙离子交换出两个钠离子

15.扩散双电层理论：1924年，Stern提出了较完善的扩散双电层理论，其要点如下：从胶团结构可知，既然胶体粒子带电，那么在它周围必然分布着电荷数相等的反离子，于是在固液界面形成双电层。双电层中的反离子，一方面受到固体表面电荷的吸引，靠近固体表面；另一方面，由于反离子的热运动，又有扩散到液相内部去的能力。这两种相反作用的结果使得反离子扩散地分布在胶粒周围，构成扩散双电层。在扩散双电层中反离子的分布是不均匀的，靠近固体表面处密度高，形成紧密层（吸附层）。

16.粘土的水化膨胀作用：指粘土颗粒表面吸附水分子，在粘土表面形成水化膜，使粘土晶格层面的距离增大，产生膨胀以至分散作用。它是影响水基钻井液性能和井壁稳定以及油气层损害的主要因素。

17.絮凝作用：粘土颗粒间以端-端或端-面连接，颗粒聚集形成网状结构，引起粘度增加，称为絮凝作用。

18.聚结作用(aggregation): 粘土颗粒以面-面连结，形成较厚的板或束，从而减少了粘土颗粒的数，使粘土水悬浮体的粘度降低，称之为聚结作用。

19. 简述常用几种粘土矿物的晶体构造（高岭石，蒙脱石，伊利石）

①高岭石

在高岭石的结构中，晶层的一面全部由氧组成，另一面全部由羟基组成.晶层之间通过氢键紧密联结，水不易进入其中。

为了平衡电价而结合的阳离子是可以互相交换的，称为可交换阳离子。

②蒙脱石

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，2:1层型粘土矿物硅氧四面体的顶氧均指向铝氧八面体，通过共用氧联结在一起。

蒙脱土的晶格取代主要发生在铝氧八面体片中，由铁或镁取代铝氧八面体中的铝。硅氧四面体中的硅很少被代。晶格取代后，在晶体表面可结合各种可交换阳离子。

③伊利石

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，2:1层型粘土矿物。硅氧四面体的顶氧均指向铝氧八面体，通过共用氧联结在一起。

20.简述粘土表面电荷分类。

根据粘土的电荷产生的原因不同，可分为永久负电荷、可变负电荷及正电荷三种。

①永久负电荷：这种负电荷的数量取决于晶格中晶格取代的多少，而不受pH的影响，因此，称为永久负电荷。

不同粘土矿物晶格取代的情况不同。粘土的永久负电荷大部分分布在粘土晶层的层面上。

②可变负电荷：粘土所带电荷的数量随介质的pH值的改变而改变，这种电荷叫做可变负电荷。

③正电荷：当粘土介质的pH值小于9时，粘土晶体端面上带正电荷。

21.粘土水化的原因及其方式

①粘土表面的直接水化：粘土表面直接吸收水分子而水化。

（1）降低界面能：粘土颗粒与水之间存在界面，有界面能，根据能量最低原理，泥浆中的粘土必然要吸收水分子和其它有机处理剂分子于自己表面，以最大限度的降低体系的表面能。

（2）静电吸引：水分子为极性分子，受粘土表面负电荷静电引力而多相排列，浓集在粘土表面。

（3）氢键：水分子可与粘土表面的氧或氢氧形成的氢键，吸附到粘土表面。

②粘土表面的间接水化：通过吸附的阳离子的水化给粘土表面带来水化膜。

21.影响粘土水化的因素

①粘土矿物的种类

高岭石：晶层两面分别为氧及氢氧原子团，晶层间容易形成氢键，使晶层间吸引力大，水分子和水化阳离子不易进入层间，因此高岭石水化弱。

蒙脱石：晶层两面分别均为氧原子，不能形成氢键，分子间作用力较弱，水分子及水化阳离子容易进入层间，使晶层间距变大。可从9.6A0~21A0，体积增大8~10倍，水化作用好，易于造浆。

伊利石:水化能力弱。原因：（1）K+镶嵌在两个对应的六角网格内，不同晶层间作用力强，结构紧密。（2）晶格取代位置在硅氧四面体内，产生的负电荷接近晶格表面，能与K+产生较大的静电引力。

（3）K+不易参加阳离子交换，间接水化作用弱。

②交换性阳离子：

其离子价数和数量对粘土都有影响。粘土吸附的阳离子不同，水化膜厚度不同。钠蒙脱石的水化膜比钙蒙脱石大的多。

22.不同的交换性阳离子引起水化程度不同的原因

粘土单元晶层存在着两种力，（1）一种是晶层阳离子水化产生的膨胀力和带负电荷的晶层之间的斥力；（2）另一种是粘土单元晶层——层间阳离子——单元晶层之间的静电引力。粘土膨胀程度取决于这两种力的比利关系。

23.粘土颗粒的连接方式

粘土颗粒是呈片状的负电荷的细小颗粒，具有两种不同的表面。带永久负电荷板面（简称“面”）和即可能带正电荷也可能带负电荷的端面（简称“端”），这样粘土表面在溶液中就可能形成两种不同的双电层。

第三章表面活性剂

1.界面（Interface）：相与相之间的接触面，如果构成两相界面的其中一相为气相, 则这种液面称为表面