油田化学复习精要

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1、（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1100nm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

2、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

3、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)。9.单位晶层：由硅氧四面体片与铝氧八面体片组成的在C轴方向

4、上能重复再现的最小单位，称单位晶层或基本结构层，也称单位晶胞。10层状结构粘土矿物分为：1:1型：高岭石 2:1型：叶腊石、蒙脱石 2:1:1型：绿泥石11. 晶格取代：占据晶格点阵位置的原子或离子被其它原子或离子取代而晶格点阵保持不变的现象12可交换阳离子：晶格取代的结果使晶层表面带负电，为了平衡电价，需在晶体表面结合一定数量的阳离子，这些为了平衡电价而结合的阳离子称为补偿阳离子。由于这些阳离子是可以相互交换的，也称可交换阳离子。13蒙脱石、伊利石的共同点：蒙脱石、伊利石都是2:1型层状粘土矿物；晶层中均存在晶格取代蒙脱石、伊利石的区别：1晶格取代的位置及程度不同2补偿阳离子不同3晶层间联接

5、力不同14.胶体的电动现象包括电泳、电渗、流动电位与沉降电位的产生15. 电泳：在外加电场作用下，带电的胶体粒子在分散介质中，向与其本身电性相反的电极移动的现象。水中的粘土颗粒向阳极运动 16.电渗：在外加电场作用下，液体（通常是水）相对与和它接触的带电荷的固体相作相对运动的现象。水向阴极运动 17.扩散双电层：从固体表面到过剩正电荷为零的部分，由吸附层和扩散层两部分组成18. 从固体表面到均匀液相的电势降称为表面电势0；从滑动面到均匀液相的电势降称为电势。 19. 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)20.胶体中的电解质浓度越高，电泳速度越慢，即电

6、位越小，这就是电解质对双电层的压缩作用。反离子价数越高，压缩增强；反离子浓度越大，压缩增强越大。电解质浓度增加，电位变小，双电层变薄，21. 离子交换吸附：指一种离子被吸附的同时，从吸附剂表面顶替出等当量的带相同电荷的离子的过程。22.粘土矿物的性质：1）带电性（粘土水溶胶悬浮体（多数是指钻井液）是碱性环境，对外显负电性。）2）吸附性（吸附：物质在两相界面上自动浓集的现象称为吸附。包括物理吸附和化学吸附）3）膨胀性和分散性 4）聚结性（凝聚性）（聚结稳定性 ：是指分散相粒子是否容易自动聚结变大的性质）23.粘土的阳离子交换容量（CEC）：每100克干粘土所含可交换阳离子的总量。单位mmol/1

7、00g土。 24.影响膨胀性的因素：粘土矿物本身的结构；补偿阳离子的类型；介质的pH值和含盐量； 影响分散性的因素：粘土矿物的种类；粘土颗粒的胶结强度。25.影响聚结性的因素：电解质浓度的影响 ；反离子价数的影响；（反离子价数愈高，聚沉率愈高。）反离子大小的影响 （同价离子聚沉能力的次序与水化离子半径从小到大的次序大致相同）同号离子的影响 相互聚沉现象 （双电层的斥力阻碍聚结，电解质浓度越低，反离子价态越低，压缩双电层作用越小，聚结稳定性越好）26.为什么高岭石、伊利石是非膨胀性的粘土矿物，而蒙脱石是膨胀性粘土矿物？高岭石晶层间联接力有氢键力和范德华力，晶层间联接力强，水分子不易进入晶层间；高

8、岭石是电中性，很少晶格取代，晶体表面可交换阳离子很少，不易形成扩散双电层，引起层间距增大，因此高岭石是非膨胀性粘土矿物。伊利石晶格取代程度较蒙脱石强，蒙脱石晶层间联接力是范氏引力，很弱，水分子易进入晶层之间；而伊利石晶层间联接力是范氏引力和K+嵌力，水分子不易进入晶层之间。所以伊利石是非膨胀性粘土矿物，蒙脱石是膨胀性粘土矿物。（三）1. 表面活性剂：是一种在很低浓度就能大大降低溶剂表面张力，改变体系的表面状态从而产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和絮凝、起泡和消泡以及增溶等一系列化学作用的物质。（含有亲油基和亲水基）2. 表面张力：表面层分子作用于表(界)面单位长度上使表（界）面收缩的力。正吸

9、附：吸附于相界面的物质浓度增大的过程称为正吸附3.影响降低表(界)面张力的因素：表活剂的结构和浓度；助表活剂的结构和浓度（协同效应）；油相的结构和类型；体系的矿化度、盐的价数与其浓度；溶液的PH值；体系温度压力条件等。4.临界胶束浓度：表面活性剂溶液浓度达到刚刚开始有明显胶束形成的最低浓度。临界浓度通常在0.02%0.5%左右5.表面活性剂的作用：1）起泡和消泡作用、2）乳化和破乳作用 、3）润湿与反润湿作用（润湿角越小，润湿越好）、4）分散与絮凝作用、5）胶束的增溶作用 、）6）。（1）净洗作用（2）协同作用6.乳状液：乳状液是一种液体或多种液体以液珠的形式均匀地分散在另一种与它不相溶的液体

10、中所形成的分散体系。 润湿：是指液体在固体表面是否容易铺开的性质。润湿剂：能增强水或水溶液取代固体表面另一种流体能力的物质。增溶作用：水溶液中表面活性剂的浓度达到CMC之后，在水中难溶或不溶的有机物（如油）其溶解度显著增大的现象，称为增溶。 7.亲水亲油平衡值（HLB)：指表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。8.聚合物：由大量的简单分子(单体)化合而成的高相对分子质量的大分子所组成的天然或合成的物质。也称大分子或高分子。 9.高分子化合物：是指相对分子质量很高并由共价键或配位键连接的一类化合物，分子量大于104。 10. 高分子化合物

11、的基本特性：1）高分子化合物的分子量大、2）高分子化合物分子量的多分散性(结构的多分散性) 、3）高分子化合物分子链的几何形状复杂11. 按来源对聚合物进行分类：天然高分子、改性天然高分子、合成类高分子12. 高分子溶液：高聚物以分子状态分散在溶剂中所形成的均相体系。 13. 结晶度:聚合物结晶部分的重量或体积对全部重量或体积的百分数。聚合物的溶解一般遵循三个原则：极性相似、溶度参数相近、溶剂化原则 14. 提高聚合物的水溶性常有三种途径：一 降低聚合物的结晶度、二 在分子中引入足够的亲水基团、三 利用聚电解质的反离子作用促进溶解（*对同一种聚合物而论，分子量越大，浓度越大时表观粘度越大，）1

12、5. 高分子化合物的主要作用：1）分散作用 2）絮凝作用 3）增稠作用4）减阻作用5）滞留作用16.包被作用：高分子链吸附在一个固相颗粒上，并将其覆盖包裹起来，这种作用称为包被作用。 17.桥联作用：当一个高分子同时吸附在几个悬浮固相颗粒上，而一个固相颗粒又可同时吸附几个高分子时，就会形成网络结构，这种作用称桥联作用。18.絮凝作用：当以桥联吸附为主时，细的固体颗粒会聚结在一起形成粒子团，这种作用称为絮凝作用。 19.减阻作用：流体中添加少量化学药剂以使流体流过固体表面的湍流摩擦阻力得以大幅度减少的现象20. 增稠作用：指水溶性高分子可使别的水溶液或水分散体的粘度增大的作用。 21捕集：指直径

13、小于多孔介质孔喉直径的聚合物分子的无规则线团，通过“架桥”而滞留在多孔介质孔隙中的现象（发生条件 dc=(1/31)dp22. 表面活性剂为什么能在表面形成定向吸附？为什么能降低表面张力？答：表面活性剂具有“两亲性”，它溶于水后，亲油链有“逃逸”水的倾向，则把表面活性剂分子拉向溶液的表面，产生定向吸附。表面活性剂分子这种向表面“富集”（吸附）的结果，改变了表面性质，导致了表面张力下降（四）1.水泥浆的功能：固定和保护套管、保护高压油气层、封隔严重漏失层和其他复杂层、保护地下水源2波特兰水泥 ：波特兰水泥是研磨得很细的含钙的无机化合物的混合物，在水中能水化和硬化，（制造波特兰水泥的原材料是石灰石

14、和粘土或页岩类）（硅酸盐结构中，键的联系是通过氧来完成的。）3.四种熟料矿物结构的不稳定顺序或水化反应能力的强弱是：C3AC4AFC3SC2S。4.水泥水化过程：反应活泼期、诱导期、加速期、硬化期5.稠化时间：从拌浆开始，水和水泥混合后稠度达到100Bc所需的时间。为可泵送的极限时间。 6：影响水化反应的因素：（1）温度的影响（温度越高，稠化时间越短，即水化速度越快。）（2）压力的影响（压力越大，稠化时间越短）（3）水泥细度的影响(水泥颗粒直径越小，表面积则越大，其反应活性越高) （4）水灰比的影响 (水灰比越大, 水化速度越快)7.抗压强度:一定尺寸的水泥试样在自动加荷的强度试验机中垂直受力

15、破坏时的压力，称水泥石的抗压强度。8.水泥分散剂：指对水泥颗粒具有分散作用，能降低水泥浆粘度，改善其流动性能的化学药剂。 9. 水泥分散剂作用：降低水泥浆粘度、增加水泥浆流动性能、改变水泥石的微观孔隙结构、影响水泥浆的凝结时间和失水10.常用的水泥分散剂：木质素磺酸盐及其改性产物（木质素磺酸钠）、磺化树脂的低缩聚物（磺化烷基萘甲醛树脂）、羟基羧酸及其盐（乳酸、五倍子酸、柠檬酸、）、烯类单体低聚物（聚乙烯磺酸钠）11. 分散剂的作用：吸附分散作用、润湿作用、润滑作用12. 水泥浆是非牛顿流体，选用幂律模式、宾汉模式、赫巴和卡森模式等描述其流变性。13. 促凝剂：无机促凝剂常用有：CaCl2，NH4Cl，MgCl2，Ca(NO3)2，AlCl3，Na2CO3和硅酸钠等，其中CaCl2是最常用的促凝剂和早强剂。有机促凝剂常用有：甲酸钙，甲酸铵，尿素，三乙醇胺，乙二醛等，14. 水泥浆失水的危害：（1）对地层造成伤害、（2）改变水泥浆的流动性、（3）高失水造成气窜15. 胶乳是乳液聚合物，是由粒径200500m的微小聚合物粒子在乳液中形成的悬浮体系。最常用的胶乳是聚二氯乙烯和聚醋酸乙烯酯体系16.贾敏效应：液体中由于气泡或其它与液体不相溶的液珠存在时，液体通过毛细管产生的附加阻力的现象常用纤维素衍生物降失水剂的有HEC(羟乙基纤维素)、CMC、CMHEC等。