油田化学药剂-清水剂
【修井】化学堵水的分类及选井方法
【修井】化学堵水的分类及选井方法化学堵水是以某些特定的化学剂作为堵水剂，将其注入地层高渗透层段，通过降低近井地带的水相渗透率，达到减少油井产水、增加原油产量的目的。
1化学堵水剂分类目前，我国各油气田在现场堵水施工中常用的化学堵水剂有七类，下面分别作一简单介绍。
（一）沉淀型无机盐类化学堵水剂常用于油田的沉淀型无机盐类化学堵水剂有双液法水玻璃氯化钙堵水剂，即用清水或油作隔离液将水玻璃、隔离液和氯化钙依次注入地层。
随着注入液往深处推移，隔离液所形成的隔离环厚度越来越小，直至失去隔离作用，而使两种液体相遇而产生沉淀物，达到堵水的目的。
（二）聚合物冻胶类化学堵水剂该类化学剂包括聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、木质素磺酸盐和生物聚合物黄胞胶与各种交联剂反应所形成的冻胶，以及最近研制成功的阳离子和复合离子型化学剂。
它们的作用机理主要是聚合物冻胶对出水或吸水高渗透层或大孔道形成物理堵塞作用、动力捕集作用和吸附作用。
聚合物链上的反应基团与交联剂作用后形成网状结构，呈黏弹性的冻胶体，在孔隙介质中形成物理堵塞，阻碍水流通过；未被胶联的分子及其极性基团可蜷缩在孔道中或称为孔隙空间动力捕集，也有阻碍水流动的作用。
同时分子链上的极性基团与岩石表面相吸附，提高了堵水效果。
（三）颗粒类化学堵水剂常用的有果壳、青石粉、石灰乳、膨润土、轻度交联的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇酚等。
其中，膨润土具有轻度体膨胀性，聚丙烯酰胺、聚乙烯醇在岩石中吸水膨胀性好，可增强封堵效果。
（四）泡沫类化学堵水剂根据成分的不同，可分为两相或三相泡沫。
三相泡沫的主要成分为发泡剂+二烷基环酸钠（ALS）或烷基苯磺酸钠（ABS）及稳定剂羧甲基纤维素（CMC）、膨润土、空气和水组成。
泡沫流体在注水层中叠加的气液阻效应——贾敏效应改变了吸水剖面。
如用干水泥，则反应后生成水泥石，泡沫水泥浆在高含水饱和带硬化封堵吸水大孔道或高渗吸水层段。
二相泡沫不加入固体颗粒，其稳定性较差。
（五）脂类化学堵水剂油田上曾将脂类化学堵水剂用作永久性堵水剂，主要有脲醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、糠醇树脂、热缩性树脂等。
油田水处理及相关化学药剂
油田水处理及相关化学药剂海上油田污水的主要来源为原油的伴生水，原油脱水后产生大量的含油污水。
含油污水通过水处理系统处理，要求的各项指标达到规定的标准后，排海或用于注水。
海上注水也经常采用水井水和海水，或不同水质混合注水。
为达到排海或注水的要求，必须通过不同的工艺流程进行处理，处理过程中为提高处理效果和避免一些不利影响需添加一些相关的化学药剂。
含油污水处理一、含油污水水质、处理目的及要求海上油田污水来源于在油气生产过程中所产出的地层伴生水。
为获得合格的油、气产品，需将伴生水与油气进行分离，分离后的伴生水中，含有一定量的原油及其他杂质，这些含有一定量原油和其他杂质的伴生水称之为含油污水。
1 含油污水水质含油污水一般偏碱性，硬度较低，含铁少，矿化度高。
含油污水中含有以下有害物质：⑴分散油：油珠在污水中的直径较大，为10〜100微米，易于从污水中分离出来，浮于水面而被除去。
这种状态的油占污水含油量的60%〜80%。
(2) 乳化油：其在污水中分散的粒径很小，直径为0.1〜10微米，与水形成乳状液，属于O/W水包油”型乳状液。
这部分油不易除去，必须反相破乳之后才能将其除去，其含量占污水含油量的10%〜15%。
(3) 溶解油：油珠直径小于0.1 微米。
由于油在水中的溶解度很小，这部分油是不能除去的。
其占污水含油量的0.2%〜0.5%。
⑷污水中含有的阳离子常见的有Ca2+、Mg2 +、Ba2+、Sr2+等，阴离子有：CO32-、CL-、SO42-等。
这些离子在水中的溶解度是有限的。
一旦污水所处的物理条件〔温度、压力等〕发生变化或水的化学成分发生变化，均可能引起结垢。
(5) 污水中还可能含有溶解的02、CO2、H2S等有害气体，其中氧是很强的氧化剂，它易使二价铁离子氧化成三价铁离子，从而形成沉淀。
CO2 能与铁反应生成碳酸铁Fe2(CO3)3 沉淀，H2S 与铁反应则生成腐蚀产物―――黑色的硫化亚铁。
(6) 污水中常见的细菌有硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌。
油田化学药剂简介1
存在必有原因，问题必有缘由，解决必有办法！
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6相似相溶原理
相似相溶原理（极性相近规则） ：由于极性 分子间的电性作用，使得极性分子组成的溶质 易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分 子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于 非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成 的溶剂。这是一个关于物质溶解性的经验规律。
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10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂
克拉夫特点(Krafft Point) 离子型表面活性剂在温度较低时溶解度很小， 但随温度升高而逐渐增加，当到达某一特定温 度时，溶解度急剧陡升（理解为水化固体熔 化），把该温度称为临界溶解温度(又称克拉 夫特点)以KP表示。 离子型表面活性剂在高于KP的温度条件下才 能发挥最大效用。
1. 主要参考书籍 2. 化学知识基础 3. 油田化学剂分类 4. 钻（完）井化学剂 5. 采油化学剂 6. 集输化学剂 7. 水处理剂 8. 其它药剂 9. 药剂现场应用
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主要参考书籍
油田化学
赵福麟 石油大学出版社
油田水处理技术
陆柱等 石油工业出版社
水处理剂应用手册
严瑞瑄 化学工业出版社
油田化学剂质量检验
乳化作用 活性剂使乳状液易于产生并在产生后有一定稳定性，包括乳 状液不破裂和不聚结。具有这种作用的活性剂叫乳化剂。乳 化剂的作用是由它在液珠的液液界面上吸附大大降低表面张 力所引起的。
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10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂
增溶作用 活性剂使难溶的固体或液体的溶解度显著增加的作 用。具有增溶作用的活性剂叫增溶剂。 例：在50℃时，煤油在水中的溶解度很小，但在 100mL 20% OP-10水溶液中却可溶解10.2mL。
不同类型清水剂处理油田含聚污水的效果对比
不同类型清水剂处理油田含聚污水的效果对比翟磊;王秀军;靖波;檀国荣【摘要】考察了阳离子型CWC-14、非离子型NQS-01和阴离子型AQS-08 3类清水剂对油田含聚污水的处理效果,对比了它们的作用特点和絮体性能.实验结果表明:在清水剂加入量350 mg/L、处理温度65℃、搅拌转速300 r/min、搅拌时间5 min的条件下,CWC-14、NQS-01和AQS-08对含聚污水的除油率分别为98.8％、98.0％和99.4％;NQS-01受处理温度、搅拌条件影响较大;CWC-14受污水中聚合物质量浓度影响最大.清水剂的絮体特点与其作用机理有关,CWC-14的絮凝速率最快,起效时间最短,絮体呈黏性大块状;NQS-01的絮凝速率最慢,起效时间最长,絮体呈浮油状;AQS-08的絮凝速率和起效时间适中,絮体呈松散状、流动性好.对比结果表明,非阳离子型清水剂可有效避免油田含聚污水处理过程中的黏性油泥问题.【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】7页(P124-130)【关键词】聚合物驱;含聚污水;阳离子型清水剂;非离子型清水剂;阴离子型清水剂;絮凝【作者】翟磊;王秀军;靖波;檀国荣【作者单位】海洋石油高效开发国家重点实验室,北京100028;中海油研究总院,北京100028;海洋石油高效开发国家重点实验室,北京100028;中海油研究总院,北京100028;海洋石油高效开发国家重点实验室,北京100028;中海油研究总院,北京100028;海洋石油高效开发国家重点实验室,北京100028;中海油研究总院,北京100028【正文语种】中文【中图分类】X741聚合物驱油技术在我国陆地油田和海上油田都得到了成功应用［1-3］，在大幅提高原油采收率的同时也带来了油田含聚污水的处理难题，并成为困扰注聚油田的共性问题［4-6］。
大量的研究结果已表明，产出聚合物的存在使得油田含聚污水的组成和性质均发生了很大变化［7-11］。
BHQ-05清水剂化学使用说明书
BHQ-05清水剂———————————————————————————————————————第一节化学产品及企业标识———————————————————————————————————————产品中文名称：清水剂BHQ-05产品英文名称：BHQ-05 Water clarifier企业名称：天津市渤海石油采油工程技术服务公司地址：天津市塘沽区河口街2－37号501信箱电子邮件位置：BOPTSC@.bbb邮编：300452电话：86－22－25808349传真：86－22－25808376企业应急电话：86-22-25803522生效日期：2003年6月1日国家应急电话：120（急救）、119（火警）———————————————————————————————————————第二节危险组分及性状———————————————————————————————————————产品外观：无色半透明液体，长期存放可能会产生分层现象，不影响使用效果。
说明：阳离子聚合物和无机盐水溶液。
主要用途：用于油田污水处理系统,降低污水含油。
———————————————————————————————————————第三节危险性概述———————————————————————————————————————危险性类别：无意义侵入途径：吸入食入经皮吸收健康危害：本品有毒，危害健康。
接触本品的主要途径：眼睛、皮肤、呼吸。
皮肤接触：有刺激性。
眼睛接触：有刺激性。
吸入：会刺激呼吸道。
误服：会刺激消化道，并造成金属离子中毒。
慢性与急性影响对人体构成的伤害相似。
物理和化学及火灾和爆炸方面的危害：本品为非易燃易爆物体。
分解性。
分解后有易燃／毒性气体生成。
参见第十节“稳定性和反应活性”。
环境影响：对水生生物有害。
———————————————————————————————————————第四节急救措施———————————————————————————————————————眼睛接触：立即用大量清水冲洗至少15分钟，并不断眨眼。
油田水处理工艺汇编 第二章清水剂
第二章清水剂第一节基本性质一、定义清水剂的定义比较广泛，我们可以将所有达到清水目的的化学药剂通称为清水剂。
如浮选剂、反向破乳剂、絮凝剂、凝聚剂。
二、划分依据1 从作用机理划分清水剂可以分为破乳性、絮凝性、浮选性、凝聚性的，我们将在后面详细作以介绍。
2 从化学成分划分可以分为无机、有机高分子和微生物三类：（1）无机清水剂主要是铁盐、铝盐及其水解聚合产物。
在无机药剂中还分为无机低分子和无机高分子清水剂，如硫酸铝、三氯化铝、硫酸亚铁等均属于无机低分子清水剂；如我们常见的聚合氯化铝、聚合氯化铁、及聚合铝、聚丙烯酰胺等都属于无机高分子型清水剂。
（2）有机高分子清水剂分为天然和人工合成两大类，如淀粉类、甲壳质属于天然高分子型清水剂，在这里我们不作以过多的介绍。
人工合成型中又有阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型之分。
阴离子型中带有－COON基团或－SO3H基团；阳离子型带有氨基或亚氨基或季铵基。
合成高分子清水剂主要有聚丙烯酰胺及其同系物、衍生物等线型高分子物质。
（3）微生物清水剂是一种无毒的生物高分子化合物，包括机能性蛋白质或机能性多糖类物质，具有生物可降解的独特性质，应用该种清水剂对环境和人类无毒无害。
三、作用机理1 凝聚作用清水剂分散在水中，中和微小的原油粒子和固体悬浮物的表面电荷，使其利用粒子和粒子之间的范德华吸引力而凝结，小油滴凝结成大油滴，并在重力的作用下上浮，以达到除油的效果2 架桥作用清水剂在水中形成絮团，并利用絮团自身的异性电荷，吸引污水中的微小原油粒子、乳化油和其他悬浮物，在重力的作用下，上升或下降以达到除油的效果。
3 破乳作用降低乳化油表面张力，破坏乳化液的油水结构，促使油水分离。
4 浮选作用具有浮选功能多为表面活性剂，表面活性剂在水溶液中易被吸附到气泡的气－液界面上。
表面活性剂极性的一端向着水相，非极性的一端向着气相。
含有待分离的离子、分子的水溶液中的表面活性剂的极性端与水相中的离子或其极性分子通过物理或化学作用连接在一起。
油田常用化学药剂作用原理全解
破乳剂 破乳剂 浮选剂
水系统清水剂 杀菌剂
油系统清水剂
BHQ-130 BHS-11/BHS-16
BHQ-06
T-709 T-710
T-711
T-301入口 V-301入口/T-301入口
V-101入口
25 间歇冲击加注
T-702备用
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备用
破乳剂BH-20AT-12T-704备用备用
药剂罐和药剂泵
原油消泡剂的作用机理：
（1）原油消泡剂降低气液界面张力的能力大于起泡剂，通过顶替和增溶 起泡剂破坏泡膜，使液膜破裂。
（2）促进液膜排液速度，使液膜迅速变薄而消泡。
（3）破坏膜的弹性，气泡受压时会变形，局部活性剂膜变稀薄而使表面张力， 这种表面张力差使其可自动修复，泡不致破裂，破坏这种弹性就易消泡， 消泡剂加入会向气液界面扩散，使原来的助泡剂难以有恢复膜弹性的能力。 （4）破坏泡沫上表面活性剂的双电层而“拆除”液膜。
力，破坏膜的弹性，破坏泡沫上表面活性剂的双电层，促使液膜排液等
，从而达到消泡的目的。
原油产生气泡原因: 原油采出和处理过程中，温度升高和压力降低都会破坏原油的气液 平衡，使溶解于原油中的轻烃成为气体逸出；但轻烃气体因受油相粘度、 空间、流动等因素影响，很难顺利逸出原油表面，它会在油相内部形成 气泡，引起原油体积膨胀，生成泡沫。原油中含有的脂肪酸盐、环烷酸 盐等天然表面活性剂和盐、滑石或沥青质等固体颗粒都对泡沫起稳定作 用。
防垢剂（BHF-04）
防垢剂：指能防止或延缓水中无机物形成垢沉积的化学药剂。主要 为缩聚磷酸盐、膦酸盐类物质、表面活性剂、聚合物类物质。通过 干扰成垢离子的正常结垢状态，抑制垢晶体的继续长大。
浮选剂（BHFX-04A）
浮选剂：能够加入到油水混合物中，使油珠和悬浮物形成微絮体， 并能增强絮体与气泡附着能力从而提高油水分离效果的表面活性 剂。 浮选机理：
油田化学药剂(水处理)简介
清水剂
Ø 清水的机理 • 凝结：促进细小油颗粒聚合的过程 • 必须克服－ Ø电荷问题 –油和微小颗粒在水中带负电荷 –同性相斥 Ø固体颗粒 –和油颗粒表面吸附，阻碍油颗粒聚合 Ø表面张力 –表面张力会阻碍油颗粒聚合
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清水剂
Ø 清水的机理
• 絮凝
Ø细小的油颗粒、固体微粒从液体中分 离出来，形成疏松的聚集丛的过程 Ø“丛”形成“絮”－范德华力 Ø固体成分决定了絮的上浮或下沉 Ø聚合物架桥（化学添加剂） –长链聚合物更易“捕获”絮颗粒 –有效促进聚合过程
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乳化
什么是乳化？ • 两种不相溶的液体的稳定混合物
例如 – 牛奶
• 油田乳化 Ø 油包水（正相）乳化
ü油是连续相 ü水是分散相
Ø 水包油（反相）乳化
ü水是连续相 ü油是分散相 ü相关细节会在”清水剂”章节
中阐述
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乳化
乳化的形成
1. 必须有不相溶的液体 2. 必须有乳化因子 Ø 稳定的混合液/防止聚合
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清水剂
Ø 水含油是油田生产中的常见问题
• 自由油－在短时间内容易分离 • 扩散油－微小的油颗粒， 在短时间内不易分离 • 乳化油(反向乳化)－在水中因物理或化学因素而稳定的油颗 粒
Ø 清水技术
• • • • • 时间（重力分离） 蒸馏（油田生产中罕见） 离心（水力旋离器） 过滤 气浮
Ø化学药剂的使用会有助于油水的分离
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细菌控制
Ø 微生物控制 • 浮游细菌及附着细菌 • 附着细菌会产生更大的危害 Ø形成保护性多聚糖胶囊(生物膜) Ø不易渗透处理 • 杀菌剂 Ø氧化剂－氯／溴 Ø非氧化剂－醛、THPS、季铵盐
• • • • 在油田中广泛使用 需要和表面活性剂配合使用渗透生物膜 致死时间试验－筛选药剂 没有万能药剂－道高一尺，魔高一丈
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油田化学药剂- 清水剂
第一节基本性质
一、定义
清水剂的定义比较广泛，我们可以将所有达到清水目的的化学药剂通称为清水剂。
如浮选剂、反向破乳剂、絮凝剂、凝聚剂。
二、划分依据
1从作用机理划分清水剂可以分为破乳性、絮凝性、浮选性、凝聚性的，我们将在后面详细作以介绍。
2从化学成分划分
可以分为无机、有机高分子和微生物三类：
（1）无机清水剂主要是铁盐、铝盐及其水解聚合产物。
在无机药剂中还分为无机低分子和无机高分子清水剂，如硫酸铝、三氯化铝、硫酸亚铁等均属于无机低分子清水剂；如我们常见的聚合氯化铝、聚合氯化铁、及聚合铝、聚丙烯酰胺等都属于无机高分子型清水剂。
（2）有机高分子清水剂分为天然和人工合成两大类，如淀粉类、甲壳质属于天然高分子型清水剂，在这里我们不作以过多的介绍。
人工合成型中又有阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型之分。
阴离子型中带有-COON 基团或-SOH基团；阳离子型带有氨基或亚氨基或季铵基。
合成高分子清水剂主要有聚丙烯酰胺及其同系物、衍生物等线型高分子物质。
（3）微生物清水剂是一种无毒的生物高分子化合物，包括机能性蛋白质或机能性多糖类物质，具有生物可降解的独特性质，应用该种清水剂对环境和人类无毒无害。
三、作用机理
1 凝聚作用
清水剂分散在水中，中和微小的原油粒子和固体悬浮物的表面电荷，使其利用粒子和粒子之间的范德华吸引力而凝结，小油滴凝结成大油滴，并在重力的作用下上浮，以达到除油的效果
2 架桥作用
清水剂在水中形成絮团，并利用絮团自身的异性电荷，吸引污水中的微小原油粒子、乳化油和其他悬浮物，在重力的作用下，上升或下降以达到除油的效果。
3破乳作用
降低乳化油表面张力，破坏乳化液的油水结构，促使油水分离。
4浮选作用
具有浮选功能多为表面活性剂，表面活性剂在水溶液中易被吸附到气泡的气－液界面上。
表面活性
剂极性的一端向着水相，非极性的一端向着气相。
含有待分离的离子、分子的水溶液中的表面活性剂的极性端与水相中的离子或其极性分子通过物理或化学作用连接在一起。
当通入气泡时，表面活性剂就将这些物质连在一起定向排列在气－液界面，被气泡带到液面，形成泡沫层，以加快油珠和固体颗粒的絮宁效果，提高絮凝剂与气泡的附着力，从而加速油水分离。
四、使用条件
清水剂的使用两种加药方式，当采出液中分离出的污水很脏，即含油量高，则建议在原油处理系统投加清水剂，以减小后续污水处理系统的负担；若采出液经过破乳脱出的水含油量较低，则不必在原油处理系统投加清水剂，只需在污水处理系统投加清水剂。
如果单独使用一种清水剂没有达到理想的效果，可以考虑与其它具有助凝效果的药剂配合使用，如硫酸铝、聚氯化铝和其它无机絮凝剂。
五、影响因素
1 清水剂的类型:
清水剂的品种不同，其作用机理也不同，其投加量也对使用效果有很大影响，在实际运用中我们也发现部分清水剂在大药剂量时，清水效果反而低于小药剂量使用，所以在实际使用时，应根据现场的具体情况选用合适的清水剂。
2 PH 值
含油污水中的微小粒子一般带有负电荷，在碱性条件下，水中氢氧根离子会增加粒子的负电荷，会阻碍原油微粒和悬浮粒子的聚集，并且在一定程度上增加了清水剂的用量。
3 温度
污水的温度也是影响清水剂使用效果的重要因素，温度低，水中油滴和悬浮颗粒的运动速度降低，减少颗粒之间的碰撞几率，进而阻碍了油滴和悬浮颗粒的聚集。
4 其他化学药剂
所有的化学药剂或多或少都带有电性，而其携带的电荷会改变油滴和微小粒子表面的电荷，阻碍油滴粒子的聚集。
第二节评选方法
针对清水剂的使用对象，评选方法分为油系统用清水剂评选方法和水系统用清水剂评选方法，油系统用清水剂评选方法可以参考破乳剂评选方法，在这里主要介绍一下水系统用清水剂评选方法。
、试验标准。