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

（Surface）。

2.使用浓度在0.01%~0.1%就能使物质的界（表）面性质（表面张力、表面润湿性和表面润滑性等）发生显著变化的物质称表面活性剂。

3.CMC临界胶束浓度——表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度。

4.胶束：多个表面活性剂分子组成的聚集体，其大小已落入胶体颗粒范围。

5.表面活性剂的结构特点及其降低表面张力的原因？

亲油基:易溶于油的非极性基，以烃类取代基为主——亲油基团

亲水基:易溶于水的极性基，包括电离和不电离的极性基——亲水基团

6.表面活性剂降低表面张力的原因

①水内部水分子受其邻近分子的吸引，各个方向是均匀的，故力是平衡的。对于表面水分子，液体内部水分子对它的吸引力大，外部气体分子对它的吸引力小，这样对液面分子就产生了垂直于液面而向着液体内部的合吸引力，即净吸引力。它使得液面上的水分子有尽可能跑到液体内部去的倾向，即液面有自发收缩的倾向，这就是表面张力产生的原因。

②如果表面活性剂分子顶替了液面上的水分子，根据极性相近原则，亲水基溶于水中，亲油基被排斥在气相。活性剂分子受到水相内水分子的吸引力变小，而受相外气相分子的吸引力变大，水溶液表面上分子所

受的净吸引力大大降低，也就是活性剂溶液的表面张力大大低于纯水的表面张力。随活性剂浓度增加，表面上表面活性剂分子增多，溶液的表面张力下降得越多。同时,表面活性剂分子的亲油基碳链越长，相外吸引力越大，净吸引力越小，溶液表面张力下降得越多。一般说来，表面活性剂碳原子在8以上才能表现出显著的活性。一般在8～22之间，最好应在12～18之间。对于油—水界面,也同样存在这种情况，只是表面张力下降得更低而已。

7.表面活性剂溶液为何存在临界胶束浓度？

当溶液浓度增至某一数值，活性剂将在溶液表面吸附达到饱和。此时，活性剂分子在溶液表面紧密地排列着。从该浓度开始，在增加表面活性剂浓度，活性剂分子将主要分布在溶液内部而不是吸附层，所以对表面张力的影响大大减少。

8．表面活性剂的作用

1）乳化作用

2）起泡作用

3）润湿反转作用

4）增溶作用

5）洗净作用

6）抑制腐蚀作用

9.HLB值计算及确定。

答：确定HLB的方法1.从手册等资料中直接查阅法。2.溶解度法：利用表面活性剂在水中溶解、分散情况粗略估计HLB值。3.基数法：（又称DAVIS计算法）适合阳离子型和非离子型表面活性剂。DAVIS认为HLB是结构因子的相加和。即：将表面活性剂分解为一些基团，每个基团对HLB都有贡献。即：HLB=∑H-∑L+7。∑H：活性剂分子中亲水基基数的总和。∑L：活性剂分子中亲油基基数的总和。4.质量分数法：又称griffin 法，适用于非离子表面活性剂。即HLB=（亲水基摩尔质量/表面活性剂摩尔质量）×20（例：聚氧乙烯壬基苯酚醚亲水基质量:457，亲水基质量+亲油基质量=457+203=660 HLB=（457/660）×20=13.9 ）。5混合乳化剂的HLB值求取法；6实验测定法。

第四章高分子化合物

1.高分子化合物：是指那些分子量从几千到几百万（甚至几千万）的化合物。

2.单体：合成高分子的原料称单体。

3.结构单元：单体在大分子链中形成的单元

4.聚合度：聚合物分子所含单体单元的数目称为聚合度，用p或x表示。

5.链节：聚合物分子中重复出现的简单结构单元称为链节，即构成聚合物的最基本重复单位。链节的数目称为链节数。以n表示。

6.均聚物：由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。共聚物：两种以上单体共聚而成的聚合物称为共聚物。那么：聚合物的分子量M就等于链节的分子量M。与链节数n的乘积，即：M=nM。

7.加聚反应：由许多相同或不同的低分子化合为高分子但无任何新的低分子产生的过程。

8.缩聚反应：由许多相同或不同的低分子化合为高分子但同时有新的低分子（例如水、氨或氯化氢）析出的过程。

9.老化：聚合物在使用过程中，受物理和化学因素的影响，性能变坏，这种过程俗称老化。其中主要反应即是降解，有时可能伴有交联。

10.溶胀过程：溶剂渗入高分子内部，发生溶剂化作用，使其重量和体积都相对地增加、膨胀；

11.分散过程：高分子链彼此分离，均匀地分散在溶剂中，达到完全溶解，形成均一的溶液。

12.构象:是指同种分子在运动中的各种形象。一种分子之所以有不同的形象是由于分子中的原子在保持键角不变的情况下绕单键进行内旋转而产生。

13.高分子化合物的结构特点

根据高分子链节的连接方式，高分子的结构可分成如下三种：

1）直链线型结构由高分子链节连成长链。通常分子链处于蜷曲状态。

2）支链线型结构

除链节连接成的高分子主链外,还有相当数量的侧链，侧链上有时还有分支。

3）交联体型结构

高分子链与链之间相互交联，就形成了交联体型结构和空间网状结构。

14.多分散性：也就是说高分子化合物是由分子量大小不同的同系物组成的混合物。像聚氯乙烯

［-CH2CHCl-］n并不表示每个分子都有相同的大小和分子量，

15.常用高分子聚合物的分子量有哪些表示方法？

1）数均分子量:

即数量平均分子量，是聚合物的总重量被分子总数平均。用Mn表示。即：

2）重均分子量：

即重量平均分子量，聚合物的平均分子量是各组分所占重量分数的平均值，用Mw表示。

3）Z均分子量Mz

4）粘均分子量

由测定聚合物稀溶液的粘度而得到的是粘均分子量其中，α为常数，若为1，则粘均分子量等于重均分子量，一般情况下，0.5〈α〈0.9，相对而言粘均分子量较接近重均分子量。

16.影响高分子化合物溶解的因素

1）高分子化合物的结构

2）极性相近原则

3）分子量

4) 温度

17.常用的无机处理剂：

○1.纯碱：纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙粘土变为钠粘土：从而改善粘土的水化分散性能，因此加入适量纯碱可使新浆的滤失量下降，粘度、切力增大。但过量的纯碱会导致粘土颗粒发生聚结，使钻井液性能受到破坏。2.烧碱：主要用于调节钻井液的pH值；与丹宁、褐煤等酸性处理剂一起配合使用，使之分别转化为丹宁酸钠、腐植酸钠等有效成分。还可用于控制钙处理钻井液中Ca2+的浓度等。3.石灰：在钙处理钻井液中，石灰用于提供Ca2+，以控制粘土的水化分散能力，使之保持在适度絮凝的状态；在油包水乳化钻井液中，CaO用于使烷基苯磺酸钠等乳化剂转化为烷基苯磺酸钙，并调节pH值。4.石膏：用于提供适量的在钙处理钻井液中，石膏与石灰的作用大致相同，都用于提供适量的Ca2+。其差别在于石膏提供的钙离子

浓度比石灰高一些。5.氯化钙：在钻井液中，CaCl2主要用于来配制防塌性能较好的高钙钻井液。用CaCl2处理钻井液时常常引起pH值降低。6.氯化钠：主要用于配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液，以防止盐岩井段溶解，并抑制井壁泥岩水化膨胀。为保护油气层，可用于配制无固相清洁盐水钻井液，或作为水溶性暂堵剂使用。7.氯化钾：若与聚合物配合使用，可配制成具有强抑制性的钾盐聚合物防塌钻井液。8.硅酸钠：对泥页岩的水化膨胀有较强的抑制作用，故有较好的防塌性能。9.重铬酸钠和重铬酸钾：在抗高温深井钻井液中，常加入少量重铬酸盐以提高钻井液的热稳定性。但铬酸盐有毒，因而限制了它的广泛使用。10.酸式焦磷酸钠：曾经是钻井液的主要稀释剂之一,主要缺点是抗温性差，超过80℃时稀释性能急剧下降，这是由于它们在高温下会转化为正磷酸盐，成为一种絮凝剂。11.混合金属层状氢氧化物:该处理剂对粘土水化有很强的抑制作用，与膨润土和水所形成的复合体具有独特的流变性能。

第五章钻井液配浆材料与处理剂

1.钻井液:俗称泥浆（mud），是用各种原材料和化学添加剂配制而成的，各项性能均可调控的一种流体。钻井液通过地面与井下循环，及时地把破碎的钻屑携带到地面上来，保证钻井过程的连续进行，并保障井下安全，保护油气层及取全取准各项工程地质资料。

2.表观粘度：又称有效粘度。它是在某一剪切速率下，剪切应力与剪切速率的比值。

3.塑性粘度:反映了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动平衡时，悬浮的固相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及连续液相内部的内摩擦作用的强弱。

4.膨润土在钻井液中的作用

（1）提高井眼的清洁能力；

（2）形成低渗透率的致密泥饼，减少水渗入或滤失到渗透性地层；

（3）对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；

5.无机处理剂在钻井液中的作用机理

1) 离子交换吸附

主要是粘土颗粒表面的Na+与Ca2+之间的交换。这一过程对改善粘土造浆性能、配制钙处理钻井液以及防塌等方面都很重要，对钻井液性能的影响也很大。

2) 调控钻井液的pH值

添加适量的烧碱等无机处理剂来提高pH值，而使用酸式焦磷酸钠等处理剂时则会使钻井液pH值下降。

3）沉淀作用

当过多的Ca2+或Mg2+侵入钻井液，将会消弱粘土的水化和分散能力，破坏钻井液的性能。此时，可以加入适量烧碱除去Mg2+，然后用适量纯碱除去Ca2+。这种沉淀作用还可用来使某些因受到污染而失效的有机处理剂恢复其作用。

4）络合作用

利用某些无机处理剂的络合作用，可以有效地除去钻井液中的Ca2+、Mg2+等污染离子

5）与有机处理剂生成可溶性盐

许多处理剂，如丹宁、腐植酸等在水中溶解度很小，不易吸附在粘土颗粒上，因而不能发挥其功能，只有通过加入适量烧碱，使之转化为可溶性盐，如丹宁酸钠和腐殖酸钠，才能充分发挥作用。

6）抑制溶解的作用

在钻遇岩盐和石膏地层时，常使用盐水钻井液和石膏处理的钻井液；对于大段的盐膏层，甚至使用饱和盐水钻井液。其目的之一是为了增强钻井液抗污染的能力，二是为了抑制和防止上述可溶性岩层的溶解，使井径保持规则。

6.降粘剂又称为解絮凝剂和稀释剂。钻井液在使用过程中，常常由于温度升高、盐侵或钙侵、固相含量增加或处理剂失效等原因，使钻井液形成的网状结构增强，钻井液粘度、切力增加。若粘切过大，会造成开泵困难、钻屑难以除去，严重时会导致各种井下复杂情况。

7．降滤失剂又称为滤失控制剂、降失水剂。在钻井过程中，钻井液的滤液侵入地层会引起泥页岩水化膨胀，

严重时导致井壁不稳定和各种井下复杂情况，钻遇产层时还会造成油气层损害。加入降失水剂的目的，就是要通过在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼，尽可能降低钻井液的滤失量。

降滤失剂是钻井液处理剂的重要剂种，主要分为纤维素类、腐植酸类、丙烯酸类、淀粉类和树脂类等。

8.CMC的降滤失机理

钠羧甲基纤维素为白色纤维状粉末，溶于水后形成胶状液。它是国内外广泛使用的一种性能良好的降滤失剂，适用于各种类型的水基钻井液。一般可抗温130～150℃，若加入抗氧剂可将其抗温能力有所提高。

9.选择性絮凝的机理是：钻屑和劣质土颗粒的负电性较弱，蒙脱土的负电性较强。选择性絮凝剂也带负电，由于静电作用易在负电性弱的钻屑和劣质土上吸附，通过桥联作用把颗粒絮凝成团而易于清除；而在负电性较强的蒙脱土颗粒上吸附量较少，同时由于蒙脱土颗粒间的静电排斥作用较大而不能形成密实团块，相反，由于桥联作用形成的空间网架结构还能提高蒙脱土的稳定性。

10.增粘剂：为了保证井眼清洁和安全钻进，钻井液的粘度和切力必须保持在一个合适的范围。在水基钻井液中，经常采用添加增粘剂。

增粘剂除了起增粘作用外，还往往兼作页岩抑制剂（包被剂）、降滤失剂及流型改进剂。因此，使用增粘剂既有利于改善钻井液的流变性，还有利于井壁稳定。

第六章油井水泥化学

1.油井水泥添加剂的分类及其作用

1）促凝剂：accelerator,加速水泥水化反应，提高水泥石早期强度。

例：Cacl2,Kcl,甲酰胺，纯碱等，以无机盐为主。

2）缓凝剂：retarder,延缓水泥水化反应，延长水泥浆凝结时间。

例：单宁衍生物，木质素磺酸盐，酒石盐等无机盐类。

3）减阻剂：（又称分散剂）:改善水泥浆流变性能。

4）降滤失剂：降低水泥浆滤失量例:HEC ,CMHEC ，丙烯酰胺聚合物等。

5）消泡剂：与钻井液同，例：辛醇，有机硅，聚醚。

6）减轻剂：用来降低水泥浆密度，例：硅藻土、膨润土、粉煤灰等。

7）加重剂：增加水泥浆密度，例如：重晶石，氧化铁粉。

8）强度退化抑制剂（又称高温增强剂）：井温超过110OC，水泥石强度会下降，需加入强度退化抑制剂。例如：石英粉。

2.降失水剂作用及目的

1）作用:用于控制水泥浆的滤失速率以维持水灰比不变的外加剂。

①形成薄胶或胶体颗粒(micelles),阻止水泥浆内自由水析出或先期脱水。

②改善颗粒组配。

2）目的：

(1)防止水泥浆过早脱水，导致环空堵塞而无法完成注水作业。 (2)防止水泥浆流变性改变，使顶替效率降低。 (3)防止水泥浆滤液损害油层.

3.水泥浆失水作用机理：

（1）改善水泥浆的粒度分布,提高滤饼质量

颗粒分布较宽,细颗粒较多有利于形成良好的滤饼，固体微粒加入改变了粒度分布。

1）高分子吸附到水泥颗粒表面形成吸附水化层,阻止水泥颗粒聚结,使颗粒适当分布.

2）大分子链起桥接作用,形成网状结构,阻止水泥颗粒聚结.

3）聚合物本身或水泥颗粒表面聚合物吸附层的粘弹性及堵孔作用.

（2）增大液相粘度

根据达西定律，滤液(液相)粘度增加有利于降低滤失速度。纤维素类(CMC、CMHEC)以形成胶粒为主，而PAM、

聚胺类及二元、三元共聚物这类合成聚合物有一个主要优点：就是对所用的水泥浆没有任何增粘作用，抗温性能好。

第七章油水井的化学改造

1.油层近井地带：通常认为油层近井地带是指油层性质发生重要变化的那一地带。

2.处理油层近井地带的目的

增加油井产能（吸收性）：改善井眼附近的渗透率；增加油井产能是基于对被污染油层渗透率的恢复或在油层近井地带造成比油层其他部分更为有利的渗透条件。这只有在半径相当大的近井地带内油层渗透率有重大变化时才有实际意义。

改善采液质量：控制地层水产出，防止固体物如无机盐、蜡、沥青质析出。提高油层采收率。

3.注水井调剖法：在注水井注入化学剂，降低高渗透层段的吸水量，从而相应提高注水压力，达到提高中、低渗透层段吸水量，改善注水井吸水剖面，提高注入水体积波及系数，改善水驱状况的方法称为注水井调剖法。

4.体积波及系数

是描述注入工作剂在油藏中的波及程度。即被工作剂驱洗过的油藏体积百分数。

注水井调剖法通常分为两种

5.单液法：指向油层注入一种液体，这种液体所带的物质或随后变成的物质可封堵高渗透层或大孔道称为单液法。优点：能充分利用药剂。缺点：处理地层的深度受温度影响。

6.双液法：向油层注入由隔离液隔开的两种可相互发生反应（或作用）的液体，分别称作第一反应液和第二反应液。当将这两种液体向油层内部推至一定距离，隔离液将变薄至不起隔离作用，而两种液体就可发生反应，产生封堵地层的物质。由于高渗透层吸入更多堵剂，故堵塞主要发生在高渗透层。

7.HPAM选择性堵水原理：

1）HPAM溶于水使用，能优先进入含水饱和度高的地层；

2）在水层，HPAM的可通过氢键吸附在表面而保留在水层；在油层，由于表面为油所覆盖，所以HPAM不吸附在油层，也不易保留在油层。

3）在水层，HPAM未吸附部分由于链节带负电而向水中伸展，对水有较大的流动阻力，起到堵水作用。若水层中有油通过，由于HPAM不能在油中伸展，因此对油的流动阻力很小。

机械防砂法：砾石充填、割缝衬管或预制筛管等。机械防砂主要以裸眼砾石充填和管内砾石充填研究使用较多。

化学防砂法：树脂胶结、人工井壁、无机物胶结和胶化固砂等。如：氢氧化钙、水泥、SiCl4等。

8.化学胶结防砂工艺步骤、方法：

（1）注入预处理液：

由于采用胶结剂直接胶结地层砂，所以地层砂在接触树脂以前必须进行处理。以利于地层砂与胶结剂牢固胶结。

常用柴油、汽油或活性水清洗砂粒表面的油。用已二醇丁醚除去砂粒表面水。用盐酸除去影响胶结剂固化

的碳酸盐，用活性剂溶液改变岩石表面的润湿性，提高胶结质量。

2）注入胶结剂溶液：

使胶结剂进入要胶结的地层中去。由于砂岩的不均质性，胶结剂将更多的进入到高渗透层，影响防砂效果。为了使胶结剂均匀注入，需先注入一段转向剂。它能减少高渗透层的渗透率，使渗透率趋向均一。胶结剂溶液均匀进入砂层。例异丙醇、柴油和乙基纤维素溶液就是一种转向剂。

（3）注入增孔液：

也称作驱替液或冲洗液：其作用是将砂岩孔隙中的胶结剂溶液推至地层深处，从而使使固结后的地层保持较高的渗透率。它是一种不溶解胶结剂的液体。对极性胶结剂可用非极性溶液作增孔液。反应亦然。

（4）胶结剂的固化：

对不同的胶结剂有不同的化学方法。

9.常见的几种形成人工井壁的方法：

1）填砂胶结法：向砂层的亏空处填砂，然后注胶结剂。

2）树脂涂敷砂法：先在砂粒表面预先涂敷一层树脂，再将其填充到砂层的亏空处，然后固化。

3）水泥砂浆法：将水，水泥，石英砂按比例0.5：1：4的质量比混合后填充到砂层亏空处，固化。

4）水泥熟料法：

水泥熟料法是由石灰石和粘土按一定比例烧结而成。将其粉碎到一定粒度（0.3～

1mm）填充到亏空砂层，见水固结。

10.防蜡机理

化学防蜡实际上是通过化学剂抑制蜡晶的生成、长大，抑制蜡晶在管壁的粘附和沉积，让石蜡随油流排到地面再进行处理。已确认的防蜡剂作用机理有以下四种：

1）成核作用：防蜡剂本身作为晶核，石蜡吸附于其上，长大。这样形成的蜡晶由原来易于形成网状结构的菱形薄片状转变为四角锥体或斜方柱体，相互之间不趋于粘接，因而不易析出。777

2）共结晶作用：防蜡剂与蜡同时析出，生成混合晶体，破坏了纯蜡晶的生长。例：聚甲基丙稀酸酯。

3）吸附作用：防蜡剂吸附到蜡晶表面，抑制蜡晶生长，阻碍蜡晶之间的相互连接和聚集。

4）水膜理论：防蜡剂吸附于油管或石蜡等表面，使表面形成一层致密水膜，使蜡不易沉积。表面活性剂防蜡属于这类。

11.影响稠油降粘的因素

(1)原油性质：高粘度原油比低粘度原油易乳化，降粘效果好。胶质、沥青质含量越多，原油粘度越大，乳化液越不稳定。

(2)表面活性剂选择及浓度：HLB值在7～18之间的表面活性剂适宜作O/W

乳状液的乳化剂，常用AS94～123，ABS85～104，207014和OP-10135等，浓度为0.02～0.5%，以实验测定值为准。

(3)油水比：油水比以65:35为宜。通常选在60～74%之间。通过对孤岛稠油降粘实验发现：当水量 26%时，水不能形成连续相，只能形成W/O乳状液。另外，12.乳化稠油脱水的方法主要有：

热法：即升高温度，使原油破乳的方法；特别是对非离子乳化剂，存在反相温度。

化学法：即加入破乳剂，使原油破乳的方法。

13.酸处理添加剂

为了提高酸化效果，减少金属腐蚀，常常在酸中加入添加剂。主要有：

1）缓速剂：降低酸化反应速度；

酸刚与地层接触时，浓度高，反应速度快，大量胶结物被溶解，有可能引起出砂。而在离井眼较远处，由于酸浓度减小反应速度减慢，甚至不反应，酸化效果不好。

2）增粘剂

加入增粘剂提高酸液粘度，降低酸液扩散到地层表面的速度和反应产物由地层表面扩散到酸中去的速度来降低酸与地层的反应速度。

3）铁稳定剂：

防止铁盐水解生成沉淀而堵塞地层。

14.压裂:就是用压力将地层压开，形成裂缝，并用支撑剂主要是石英砂将它支撑起来，以减少流体流动阻力的增产、增注措施。压裂过程中所用的液体称作压裂液。

15.压裂用化学剂：

稠化剂：提高压裂液粘度，以聚合物为主。要求增粘能力强，破胶后残渣少。

交联剂：与稠化剂的官能团以氢键或配位键等结合交联成为冻胶，显著提高溶液的粘度。

常用的有：硼酸盐、锆盐、钛盐、铝盐等。

破胶剂：使稠化剂或冻胶在完成压裂后发生降解，粘度降低易于返排。

16.粘土膨胀的原因及危害

地层中的粘土矿物主要有高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等。蒙脱石易于水化膨胀、分散，引起地层渗透率下降，造成采油速度和油井产量下降。

在钻井时钻井液滤液侵入地层，采油注水、注蒸气驱时都会产生粘土的水化膨胀。

17.粘土防膨剂原理及解释.

答：1.酸：无机酸（HCl、NH2SO3H等）和有机酸（甲酸、乙酸等）。原理：氢离子与粘土表面阳离子交换，使之转化为氢土。而氢离子水化半径小，易与粘土表面接近，压缩了粘土表面扩散双电层，使粘土不易水化膨胀和分散。2.盐：NaCl、KCl、NH4Cl、CaCl2等。机理：盐在水中离解产生的阳离子吸附于粘土表面，使粘土表面的扩散双电层受到压缩，负电性减弱，减少了粘土颗粒间的静电斥力，从而使粘土膨胀受到抑制。K+和NH4+防膨效果优于其它阳离子。3.多核羟桥络离子：羟基铝、羟基锆等三价或三价以上的金属离子（如Al3+、Cr3+和Zr3+、Ti4+等）在一定条件下，组成多核羟桥络离子，具有很高的正电价，而且其结构与粘土相似，所以能紧密地吸附在粘土表面上，有效地抑制粘土膨胀。4.阳离子活性剂：主要是水溶于铵盐活性剂，如：季铵盐，吡啶盐等。机理：阳离子活性剂可吸附于带负电的粘土表面，中和粘土表面的负电荷，形成吸附层，抑制粘土膨胀。5.阳离子聚合物：主要是能在水中解离出带正电基团的水溶性聚合物。机理：带正电的聚合物多点吸附于粘土表面，中和负电荷，抑制粘土膨胀。