油田化学工艺技术复习题样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 油田化学工艺技术复习题 第二章油井水泥及其外加剂 1、 油田化学定义: 油田化学是研究油田钻井、 采油和原油集输过程中化学问题的科学。 2、 固井的作用: (1)封隔油、 气、 水层, 阻止地层间流体相互窜流, 保护生产层; (2)封隔严重漏失层或其它坍塌等复杂地层; (3)支撑套管和防止地下流体对套管的腐蚀。 3、 制造波特兰水泥的原材料: 石灰石中CaO的质量分数应高于45%, 粘土矿物按质量分数SiO2为60%~70%。 4、 提高顶替效率: 在相同定提效率时, 紊流对提高固井质量更加有利。 5、 在硅酸盐水泥中, 氧化物的简写方式: C－CaO、 S－SiO2、 A－Al2O3、 F－Fe2O3、 M－MgO、 H－H2O、 －SO3、 CH－Ca(OH)2

6、 水泥熟料组分:

3CaO.SiO2(简写C3S)硅酸三钙、 2CaO.SiO2(简写C2S)硅酸二钙、 3CaO.Al2O3( 简写C3A) 铝酸二钙、 4CaO.Al2O3.Fe2O3( 简写C4AF) 铁铝酸四钙 7、 水泥熟料矿物中主要成分: C3S和C2S。 8、 水泥熟料结构特点: 硅酸盐结构中, 键的联系是经过氧来完成的。 9、 水泥产生强度的主要化合物: C3S 10、 水泥中含量最多的矿物成分是什么, 含量是多少? 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 硅酸三钙、 一般油井水泥中含量为40%～65%。 11、 C3S 结构特点: ( 1) 硅酸三钙是在常温下存在的介稳的高温型矿物。从热力学的观点来看, 这种介稳状态的C3S具有较高的内能使其化学活性较大, 有较高的反应能力。 ( 2) 由于Mg2+、 Al3+进入C3S结构中形成固溶体, 外来的组分占据了晶格结点的部分位置, 破坏了节点排列的有序性, 引起周期势场的畸变, 造成结构不完整。 ( 3) 在C3S结构中, 钙离子处于[CaO6]10-八面体中, 其配位数为6, 比正常配位数(8～12)要低, 而且6个氧处于不规则分布, 使结构产生较大”空穴”。钙离子则具有较高的活性, 成为活性阳离子, 容易进行水化反应。 ( 4) 在形成固溶体结构时, 为了保证电中性, 结构中出现部分离子空位缺陷, 提高了C3S水化活性。实验表明, 固溶程度越高, 矿物活性越高。 12、 硅酸二钙 (C2S) 硅酸二钙在油井水泥组成中约占20%～30%。 13、 硅酸盐矿物的水化反应 CS在一般条件下不能进行水化反应、 γ-C2S具有很小的水化能力、 β-C2S具有较明显的水化能力, 可是水化 速度较慢、 C3S具有较强的水化能力。 14、 铝酸盐矿物的水化反应 铝酸钙矿物晶格结构的空穴, 造成C3 A可能具有较高的水化速度。在水泥四种主要熟料矿物中C3A水化能力最大, 速度最快。对水泥浆初凝时间有重要影响。 15、 硅酸盐水泥的水化产物 在常温下, 水泥的水化产物主要是: 氢氧化钙, 水化硅酸钙, 高碱度含水铝酸钙, 含水铁酸钙以及水化硫铝酸钙等。在高于100℃ 时, 还有Al2O3·H2O等产物。 16、 在水化初期, 水泥熟料矿物水化速度顺序如下: C3A＞C4AF＞C3S＞C2S 17、 水泥水化的理论 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 ( 1) 结晶理论: 水泥的水化凝结是水泥颗粒在水的作用下于表面形成水化离子的过程。水化离子不断向溶液扩散, 达到饱和或过饱和后就形成晶胚。晶胚逐渐长大, 互相粘结形成较大的水化物沉淀。 (2)胶体理论: 水泥的水化反应是水进入水泥矿物内部使它膨胀并形成凝胶的过程。凝胶具有网状结构, 分散相是结晶体和无定形体, 在网架结构之间存在分散介质。 (3)近代理论: 认为水泥成分中溶解速度快的成分按溶解—结晶—沉淀步骤进行水化反应。而硅酸钙等组分可能按胶体理论进行水化, 也有观点认为水泥中硅酸钙早期按结晶理论而晚期按胶体理论进行水化反应。 18、 测定油井水泥性能包括以下主要方面: 水泥浆密度测定、 油井模拟抗压强度试验、 油井模拟稠化时间试验、 静失水试验、 渗透率试验、 水泥浆的流变性和胶凝强度、 水泥浆稳定性试验 以及与井下流体的相容性试验。井下流体有地层水、 前置液, 钻井液等。中国一些石油矿区还用流动度、 初凝、 终凝时间等指标衡量水泥性能。 19、 水泥浆分散剂(减阻剂、 紊流引导剂)的作用: 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。 20、 水泥浆分散剂作用机理: 分散剂对水泥颗粒ξ电位的影响、 分散剂在水泥粒子表面的吸附( 分散剂在水泥单矿物的表观吸附量有如下顺序:

) 、 分散剂的溶剂化层作用和引气作用( 氢键与水分子产生缔合, 形成大而厚的溶剂化层, 形成立体屏障防止颗粒之间接触, 在粒子间起到润滑作用。) 。 21、 水泥浆失水: 指水泥浆在环空上返过程中, 由于液柱和地层压差的作用, 自由水渗入地层的现象。 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 22、 水泥浆失水的危害: 对地层造成伤害、 改变水泥浆的流动性、 高失水是造成气窜的主要原因之一。 23、 水泥浆失水的测量: 水泥浆的失水量(滤失量)是指水泥浆在30分钟内, 指定温度和压差下, 经过一定面积所能滤出的自由水量。API标准中规定在 0.69MPa和6.9MPa压差下并模拟地层温度经过60号筛网和325号筛网共同组成的筛网的滤失量。 24、 对不同的注水泥浆施工, 水泥浆API失水量要求如下: 对于防气窜失水量20ml/30min、 对于固尾管失水量≤50ml/30min、 对于挤水泥失水量≤50～200ml/30min、 对于固套管失水量≤250ml/30min。 25、 水泥浆降失水剂作用机理 ( 1) 作为降失水剂的大分子聚合物一般带有阴离子基团如－C00-和－SO3-或带有孤对电子的原子如氧、 氮、 硫原子。它们能经过静电吸引或氢键吸附在水泥颗粒之上, 特别在水化初期。而另一部分活性基团则能与水形成溶剂化层, 从而使水分子同水泥微粒一道得以分散。一种性能优良的聚合物降失水剂大分子链上应有足够数量的强 水化性基团, 以增加吸附水层厚度, 减少结构内圈闭的自由水分子的数目, 使水分子运动阻力增大, 水泥浆滤失量降低。 ( 2) 大分子链上还应有一定量的能强烈吸附在水泥粒子表面的基团, 以产生牢固的液一固吸附。大分子若不在水泥颗粒上吸附或吸附不牢固, 就不能参与组成水泥浆网架结构, 只能对溶液起增粘作用, 因而水泥浆滤失量较大。降失水剂吸附基的数量和吸附基在固体表面吸附的牢固程度是影响大分子链在水泥颗粒上的吸附稳定性的两个重要因素。 ( 3) 大分子降失水剂在水泥颗粒表面的吸附作用包括分子间力、 氢键、 静电力和化学键力。由化学键力所决定的化学吸附比静电力、 氢键力和分子间力更牢固。当外加剂分子中有两个以上极性基而且这些极性基有络合能力时, 则资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 该外加剂的亲固力增强。降失水剂与水泥微粒形成的网架结构是减小瞬时失水和形成致密滤饼的重要因素。 26、 降失水剂改进泥饼性能 滤饼中水泥颗粒的形状和尺寸、 流体的粘度、 水泥颗粒和流动介质各组分所带电荷。 27、 膨胀水泥的类型 水合硫铝酸钙结晶导致水泥膨胀、 金属氧化物膨胀剂、 5%至饱和的盐水拌合水泥的膨胀作用。 28、 低密度水泥体系 第一种是加入高比例混合水, 并控制游离液的水泥体系。一般加入粘性固态无机物或高吸水材料的有机物以及轻质充填物等。如膨润土、 硅藻土、 膨胀珍珠岩、 核桃壳、 焦炭、 硬沥青、 水玻璃、 油基乳化液等; 第二种是加入细小而耐压的中空玻璃球或微珠; 第三种是用钻井液、 矿渣、 微硅、 微珠经过钻井液转化为水泥浆技术; 第四种是泡沫水泥, 若在基浆中加入微珠, 能使水泥浆的密度降至更低。 第七章 原油乳状液及化学破乳 1、 一般乳状液的组成有那些? 分散相、 分散介质和乳化剂。 2、 乳状液生成的条件是什么? (1)存在着互不相溶的两相, 一般为水相和油相。 (2)存在有一种乳化剂(一般是一类表面活性剂), 其作用是降低体系的界面张力, 在其微珠的表面上形成薄膜或双电层以阻止微液珠的相互聚结, 增加乳状液的稳定性。 (3)具备强烈的搅拌条件, 增加体系的能量。 3、 乳状液有那几种类型? 一类是以油为分散相, 水为分散介质的称为水包油型 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 (O/W)乳状液。 另一类是以水为分散相, 油为分散介质的称为油包水(W/O)型乳状液。 如果水相或者油相的体积占总体积的26%～74%时, 将引起多重乳化现象, 可用W/O/W表示此种类型。也存在O/W/O型乳状液。 4、 乳状液类型的鉴别方法有那些? 稀释法、 滤纸滤失法、 染色法、 粘度法、 电导法、 折射率法和莹光法。 5、 形成W/O型O/W型的条件是什么? 水相体积＜26%, 则只能形成W/O型; 水相体积＞74%, 则只能形成O/W型。 6、 乳化剂的亲水性 亲水性强的乳化剂, 其HLB值在8～18之间, 易形成O/W型乳状液; 亲油性强的乳化剂, HLB值在3～6之间, 易形成W/O型乳状液; γ膜-油>γ膜-水时得到O/W型乳状液; γ膜-油

当接触角θ<90°时, 固体粉末大部分被水润湿, 则易形成O/W型乳状液; 当θ>90°时, 固体粉末大部分被油润湿, 则形成W/O型乳状液; 当θ=90°时, 形成不稳定的乳状液。 10、 当乳状液为乳白色乳状液、 蓝白色乳状液、 灰色半透明、 透明时, 液珠大小是多少? 分别是>1μm、 0.1μm～1μm、 0.05μm～0.1μm、 <0.05μm 11、 如何经过电导乳状液的类型? 实验发现经过O/W乳状液的电流约为10～13mA, 而经过W/O型乳状液的电流仅0.1mA或更少, 这种性质常被用于辨别乳状液的类型。 12、 乳状液的形成、 稳定原因有那几个方面, 并作出解释? 界面张力的降低: 降低界面张力, 可使乳状液稳定;