油田化学复习提纲Word文档格式.docx
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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,晶层间距小
D、C.E.C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。
2.蒙脱石
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,晶层间距较大。
D、C.E.C大。
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。
3.伊利石
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。
E、造浆率低
4.绿泥石:
2∶1,非膨胀型(水镁石片填充层间域)
4、粘土矿物的性质以及颗粒联结方式
*粘土矿物性质:
1.带电性
电荷产生原因:
A.可交换阳离子的解离。
当粘土矿物与水接触时,这些可交换阳离子就从粘土矿物表面解离下来,以扩散的方式排列在粘土矿物表面周围,形成扩散双电层,使粘土矿物表面带负电。
B.表面羟基与H+与OH-的反应(可变电荷)
(1)在酸性环境中:
羟基与H+反应,粘土带正电性。
(2)在碱性或中性条件下:
羟基与OH-反应,粘土带负电性。
2.吸附性
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。
分类:
(1)物理吸附:
范德华引力引起,一般无选择性,吸附热较小,容易脱附。
(2)化学吸附:
化学键力引起,具有选择性,吸附热较大,不易脱附。
3.膨胀性
粘土矿物可分为膨胀型粘土矿物和非膨胀型粘土矿物。
蒙脱石属于膨胀型粘土矿物,它的膨胀型是由于其有大量的可交换阳离子所产生的。
高岭石、伊利石、绿泥石等属于非膨胀型粘土矿物。
4.凝聚性:
在一定条件下的粘土矿物颗粒(小片)在水中发生联结的性质。
*粘土颗粒的联结:
絮凝和聚结(Page14图1-13)
絮凝:
边-边联结、边-面联结
聚结:
面-面联结
第2章钻井液化学
1、基本概念
钻井液:
油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体。
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的体积。
(单位用mL表示)
钻井液滤失性:
指钻井液是否易于滤失进入地层的性质,它可用钻井液的滤失量衡量。
钻井液降滤失剂:
能降低钻井液滤失量的化学剂。
流变模式:
描述τ(剪切力)与γ(剪切速率)关系的数学关系式。
钻井液流变性调整剂:
能够调整钻井液的粘度和切力的化学剂。
钻井液润滑剂:
能改善钻井液润滑性的物质。
页岩抑制剂:
能抑制页岩膨胀和分散的化学剂称为页岩抑制剂。
压差卡钻:
卡钻是指钻具在井眼内被卡住而不能正常运转的现象。
与钻井液性能有关的卡钻主要是粘附卡钻,或称压差卡钻。
解卡剂:
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、钻井液酸碱性
1.碱性来源判断:
碱度的分类:
酚酞碱度Pf甲基橙碱度Mf
2.酸碱性控制:
钻井液酸碱性可用pH值控制剂,常用下列pH值控制剂:
1)氢氧化钠:
优)有很强的pH值调节能力;
电离→Na+,可使钻井液中的钙土转变为钠土,有利于提高钻井液的稳定性;
缺)可以使井壁的页岩膨胀、分散,不利于井壁稳定
2)氢氧化钾:
有很强的pH值调节能力;
电离→K+,可抑制井壁的页岩膨胀、分散,有利于井壁稳定
3)碳酸钠:
间接产生OH-;
作除钙剂或除镁剂—CaCO3,Mg(OH)2;
碳酸钠对钻井液中的钙土和井壁页岩的作用同NaOH
4)碳酸氢钠:
碳酸氢钠为酸式盐,它可将钻井液的pH值控制到更低的数值(可达8.3),更利于控制钙侵。
3.钻井液对酸碱性要求
一般钻井液的Pf=1.3~1.5mL;
饱和盐水钻井液Pf在1mL以上;
海水钻井液Pf=1.3~1.5mL;
深井抗高温钻井液Mf/Pf应控制在3以内
4.碱度的测量
①酚酞碱度-用酚酞做酸碱中和指示剂测得的碱度(Pf)
以酚酞为指示剂,用酸滴定水样由红色变为无色,消耗的硫酸体积。
②甲基橙碱度-用甲基橙做酸碱中和指示剂测得的碱度(Mf)
以甲基橙为指示剂,用酸滴定至水样呈红色,消耗的硫酸体积。
3、钻井液的作用以及所用化学剂的类型
钻井液的作用:
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.悬浮岩屑和固体密度调整材料;
7.获取地层信息;
8.传递功率。
钻井液化学剂类型:
降滤失剂;
pH调节剂;
增粘剂;
除钙剂;
降粘剂;
起泡剂;
乳化剂;
润滑剂;
絮凝剂;
页岩抑制剂;
缓蚀剂;
解卡剂;
抗温处理剂;
密度调整材料;
堵漏材料等。
作用机理:
Page25-57
4、钻井液体系的分类及使用条件
钻井液体系通常按分散介质分成三类:
水基钻井液、油基钻井液和气体钻井流体。
水基钻井液:
1.非抑制性钻井液。
适用于在一般地层打深井(>
4500m)和高温井(>
200℃),但不适于打开油层、岩盐层、石膏层和页岩层。
2.抑制性钻井液
1)钙处理钻井液。
特别适用于石膏层钻井。
2)钾盐钻井液。
主要用于页岩层钻井。
3)盐水钻井液。
适用于海上钻井或近海滩及其他缺乏淡水地区的钻井。
4)硅酸盐钻井液。
适用于石膏层和石膏混合层的钻井。
5)聚合物钻井液
(1)阴离子型聚合物钻井液。
适用于井深小于3500m,井温低于150℃地层的钻井。
(2)阳离子型聚合物钻井液。
特别适合于页岩层钻井。
(3)两性离子聚合物钻井液。
性能优异。
(4)非离子型聚合物钻井液。
特别适用于海上钻井和页岩层的钻井。
6)正电胶钻井液。
适用于水平井钻井和打开油气层。
3.水包油型钻井液。
适用于易卡钻或易产生钻头泥包地层的钻井。
4.泡沫钻井液。
主要用于低压易漏地层的钻井。
油基钻井液:
1.纯油相钻井液。
适用于页岩层、岩盐层和石膏层的钻井,并特别适用于高温地层钻井和打开油气层。
2.油包水型钻井液。
与纯油相钻井液适用范围相同。
气体钻井流体。
适用于漏失层、低压油气层及严重缺水地区的钻井。
第3章水泥浆化学(2分)
1、基本概念:
水灰比:
配水泥浆时,水与水泥的质量比称为水灰比。
稠化时间:
稠化时间是指水与水泥混合后稠度达到100Bc所需的时间。
稠度:
水与水泥混合后水泥浆逐渐变稠,水泥浆这种逐渐变稠的现象称为水泥浆稠化。
水泥浆稠化的程度用稠度表示。
2、水泥浆的组成和功能
水泥浆由水、水泥、外加剂和外掺料组成。
水泥浆的功能:
(1)固井和保护套管
(2)保护高压油气层
(3)封隔严重漏失层和其他复杂层
三、水泥的组成以及水化的五个阶段
水泥的组成:
(1)硅酸三钙;
(2)硅酸二钙;
(3)铝酸三钙;
(4)铁铝酸四钙
水泥的水化分为五个阶段:
①预诱导阶段;
②诱导阶段;
③固化阶段;
④硬化阶段;
⑤中止期。
第二篇采油化学
第4章化学驱与混相驱
聚合物驱:
聚合物驱是以聚合物溶液为驱油剂的驱油法。
采收率:
采收率=波及系数×
洗油效率
波及系数:
是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:
是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:
流度是流体通过孔隙介质能力的一种量度。
定义式:
流度比:
驱油剂的流度与原油流度的比值。
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。
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:
以微乳作驱油剂的驱油法叫胶束溶液驱。
水外相微乳:
水外相微乳用水溶性表面活性剂配得,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:
油外相微乳用油溶性表面活性剂配得,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:
泡沫驱是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:
是指两种或两种以上驱油成分组合起来的驱动。
混相:
混相是指相间界面消失。
混相注入剂:
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的烃气叫富化剂,它的存在使混相易于发生。
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。
2、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
随着水油流度比的减小,波及系数增大,采收率提高
①通过对水的稠化增加水的粘度;
②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
2.表面活性剂驱提高采收率的机理
活性水驱的EOR原理:
(1)低界面张力机理
(2)润湿反转机理
(3)乳化机理
(4)提高表面电荷密度机理
(5)聚并形成油带机理
胶束溶液驱的EOR机理:
(1)具备活性水驱的全部机理
(2)胶束存在→增溶机理
(3)由于活性剂的浓度较高,而且醇和盐的存在,界面张力可以降到超低,强化了低界面张力机理。
微乳驱EOR机理:
微乳驱有胶束溶液驱的全部机理,即
(1)低界面张力机理;
(2)润湿反转机理;
(3)乳化机理;
(4)增溶机理;
(5)提高表面电荷密度机理;
(6)聚并形成油带机理。
由于微乳属浓表面活性剂体系,所以微乳驱在增溶机理和提高表面电荷密度机理上比胶束溶液驱更突出。
泡沫驱EOR原理:
(1)Jamin效应叠加机理
(2)增粘机理
(3)稀表面活性剂体系驱油机理
3.碱驱提高采收率的基本机理
(l)低界面张力机理
(2)乳化-携带机理
(3)乳化-捕集机理
(4)由油湿反转为水湿机理
(5)由水湿反转为油湿机理
4.复合驱提高采收率的机
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