油田化学实验

中国石油大学 油田化学 实验报告实验日期:成绩:班级: 学号:姓名: 教师:同组者:表面活性剂的性能测定与评价一、实验目的1.学会一种表面活性剂的表面张力的测定原理和方法，并掌握由表面张力计算临界胶束浓度（CMC ）的原理和方法，学习Gibbs 公式及其应用。

2.学会表面活性剂溶液与原油的油水界面张力的测定原理和方法，并掌握超低界面张力在三次采油中的作用原理。

二、实验原理表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物，当它们以低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向，从而使表面自由能明显降低。

1.表面活性剂的表面张力及CMC 的测定单位表面具有的表面能叫表面张力。

在一定温度、压力下纯液体的表面张力是定值。

但在纯液体中加入溶质，表面张力就会发生变化。

若溶质使液体的表面张力升高，则溶质在表面相表面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的表面张力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在溶液相内部的浓度。

溶质在溶液相表面的浓度和相内部的浓度不同的现象叫吸附。

在一定温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯（Gibbs ）吸附等温式表示：dcd RT c σ-=Γ（1）式中：Г——吸附量（mol/L ）c ——吸附质在溶液内部的浓度（mol/L ） σ——表面张力（N/m ）R ——通用气体常数（N ·m/K ·mol ） T ——绝对温度（K ）通过实验若能测出表面张力与溶质浓度的关系，则可作出σ-c 曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的d σ/dc ，将此值代入公式（1）可求出在此浓度时的溶质吸附量。

表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）是表面活性剂溶液非常重要的性质。

若使液体的表面扩大。

需对体系做功，增加单位面积时，对体系做的可逆功称为表面张力或表面自由能。

中国石油大学油田化学实验报告实验日期： 2011年9月19日成绩：班级：石工09-2班学号： 09021060 姓名：于传波教师：范鹏同组者：王俞策、谭春蕾、门志朋一.实验目的1. 了解一般淡水钻井液钙侵后性能的变化规律。

2. 学会钙侵钻井液性能的调整二. 实验原理1. 钻井液钙侵后，原来的钠质土变为钙质土，其ξ电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成或增强絮凝结构。

从而导致钻井液粘度、切力上升、失水增大。

当钙侵盗一定程度后，粘土颗粒继续变粗而沉淀，此时粘土分散度明显降低，使粘度、切力转而下降，失水继续增大。

钻井液性能参数变化趋势见下图。

2. 钙侵钻井液加入适量有机处理剂（稀释剂）后，一是拆散因钙离子作用形成较大、较强的粘土絮凝结构，使钻井液处于适度絮凝状态，二是保护粘土颗粒使它保持适度尺寸，不至于结合而又变得过大，从而使钻井液性能得到改善。

三．仪器、药品仪器：ZNN-D6粘度计一台；台称药品：CMC、p-t降凝剂四．实验步骤1．取原浆1000ml高搅5分钟，测其性能。

2．各组按下表加石灰，根据教师要求搅拌10分钟后测全套性能。

组 1 2 3 4 5 生石灰,% 0.05 0.15 0.2 0.25 0.3 3．根据加石灰后的钻井液性能，加适量稀释剂和降失水剂使其性能得到恢复。

处理剂加量参考下表：组 1 2 3 4 5CaO,% 0.05 0.15 0.20 0.25 0.3p-t降凝剂,%0.05 0.1 .0.15 0.2 .0.25CMC,% 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 五．实验数据及处理1．将所得数据及计算结果整理列表。

2．给出钻井液粘度、动切力以及失水随石灰加量的变化曲线并简要解释。

表1-泥浆钙侵及处理原始记录表项目Ф600 Ф300 Ф200 Ф100 Ф6 Ф3 滤失量ml泥饼mlPH基浆18 13 23.0基浆+CaO 30.5 23.5 20 17.5 11 8 17 2.5 10 基浆+CaO+降粘剂+降滤失剂18 11.5 9 7.5 5 4 11.2 1 10组别φ600φ300滤失量ml1/2 20 15 25.0 3/4 23 20 28.0 5/6 17 12 40.0 7/8 12 8 54.0 9/109570.0计算：动切力：⎜0=0.511(2 Ø300- Ø 600) (Pa)粘度：η=21Ø 600 （mPa.s ） 所以得各CaO 质量分数下的剪切速率及粘度为:表2-泥浆钙侵数据处理表CaO%0 0.05% 0.15% 0.20% 0.25% 0.3% ⎜04.0885.118.6873.5772.0440.5119 10 11.5 8.5 6 4.5图1-钻井液性能随CaO 质量分数变化曲线解释：钻井液钙侵后，原来的钠质土变为钙质土，其ξ电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成或增强絮凝结构。

油田化学实验(共15页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--实验四钻井液常规性能测试一、实验目的1、掌握六速旋转粘度计的使用方法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力的测定和计算方法；2、掌握静滤失仪的使用方法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定方法；3、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法；4、掌握钻井液密度的测定方法；5、掌握钻井液漏斗粘度的测定方法；二、实验原理及测定方法1、六速旋转粘度计的工作原理、使用方法及粘度和切力的计算（1）六速旋转粘度计的结构和工作原理六速旋转粘度计（图4-1）是以电动机为动力的旋转型仪器。

被测液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。

通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度，依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转为内筒转角的测量。

记录刻度盘的表针读数，通过计算即为液体表观粘度、塑形粘度和动切力。

图4-1 六速旋转粘度计及变速拉杆（2）六速旋转粘度计的使用方法①接通电源，拨动三位开关至高速位置，待外筒转动后，将变速拉杆的红色球形手柄（手柄位置与转速的选择如图4-1）放置在最低位置，此时外筒转速即为600rpm。

观察刻度盘是否对零（若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧）、外筒是否偏摆（若偏摆，应停机重新安装外筒）。

检查调速机构是否灵活可靠。

②将刚高速搅拌过的钻井液倒入泥浆杯中至刻度线（此处钻井液的体积为350ml），立即置于托盘限位孔上，上升托盘，使液面与外筒刻度线对齐，拧紧托盘手轮。

迅速从高速（600rpm）到低速（3rpm）依次测量。

待刻度盘读数稳定后，记录各转速下的读数Ф。

③实验结束后，关闭电源，松开托盘手轮，移开泥浆杯，倒出泥浆。

左旋卸下外转筒，将外转桶和内筒清洗后擦干，将外转筒安装在仪器上。

（3）粘度和切力的计算方法表观粘度AV＝*Ф600，单位：；塑性粘度PV＝Ф600－Ф300，单位：；动切力YP＝*（2*Ф300－Ф600），单位：Pa。

油田化学实验报告目录实验一碱在原油乳化中的作用 (3)实验二絮凝剂在污水处理中的应用 (8)实验三钻井液钙侵及处理 (12)实验四钻井液中固相含量的测定 (17)实验五钻井液中膨润土含量的测定 (19)实验六金属的缓蚀 (21)实验七堵水剂的制备与性质 (24)实验一碱在原油乳化中的作用姓名：GGG班级：石工GG班学号：GGG同组者：GGGG实验时间：20GG.10.11一.实验目的1.观察碱与原油乳化后的现象。

2.学会用不稳定系数法确定使原油乳化的最佳碱浓度范围。

二.实验原理碱（例如NaOH）可与原油中的酸性成分（例如环烷酸）反应，生成表面活性物质。

这些表面活性物质可使原油乳化形成水包油（O/W）乳状液。

水包油乳状液的形成与稳定性对于碱驱和稠油乳化降粘是重要的，例如碱驱中乳化-携带、乳化捕集、自发乳化等机理的发生，稠油乳化降粘中原油乳化分散机理的发生都是以水包油状乳液的形成为前提条件的。

碱浓度是影响碱对原油乳化作用的重要因素。

碱浓度低时，碱与原油反应生成的活性物质少，不利于乳状液的稳定。

若碱浓度过高，一方面，碱可使原油中碳链较长的弱酸反应生成亲油的活性物质，这些亲油的活性物质可抵消亲水活性物质的作用，不利于水包油乳状液的稳定，同时，过量的碱具有盐的作用，也不利于水包油乳状液的稳定，因此，只有合适的碱浓度范围，碱才能与原油作用形成稳定的水包油乳状液。

乳状液的稳定性可用不稳定系数（USI）表示。

不稳定系数按式4-1定义：（4-1）式中USI——不稳定系数，ml;V（t）——乳化体系分出水体积与时间的变化函数；T——乳化体系静止分离的时间，min;从定义式可以看出，不稳定系数越小，乳状液的稳定性越好。

三.仪器与药品1.仪器电子天平（感量0.001g）、10ml具塞刻度试管、秒表、滴管、试管架。

2.药品氢氧化钠、原油、蒸馏水。

四.实验步骤1.取10ml具塞刻度试管7支，分别加入质量分数为的氢氧化钠溶液各5ml，分别用滴管准确加入原油5ml，塞上试管塞子，每只试管各上下震荡30次。

中国石油大学油田化学实验报告实验日期: 成绩:班级: 学号: 姓名: 教师:同组者:钻井液常规性能测试一、实验目的1、掌握六速旋转粘度计的使用方法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力的测定和计算方法；2、掌握静滤失仪的使用方法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定方法；3、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法；4、掌握钻井液密度的测定方法；5、掌握钻井液漏斗粘度的测定方法；6、掌握钻井液固相含量的测定方法和实验原理。

二、实验原理1、六速旋转粘度计的工作原理、使用方法及粘度和切力的计算（1）六速旋转粘度计的结构和工作原理六速旋转粘度计（图1）是以电动机为动力的旋转型仪器。

被测液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。

通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度，依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转为内筒转角的测量。

记录刻度盘的表针读数，通过计算即为液体表观粘度、塑形粘度和动切力。

图1 六速旋转粘度计及变速拉杆（2）六速旋转粘度计的使用方法①接通电源，拨动三位开关至高速位置，待外筒转动后，将变速拉杆的红色球形手柄（手柄位置与转速的选择如图1）放置在最低位置，此时外筒转速即为600rpm。

观察刻度盘是否对零（若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧）、外筒是否偏摆（若偏摆，应停机重新安装外筒）。

检查调速机构是否灵活可靠。

②将刚高速搅拌过的钻井液倒入泥浆杯中至刻度线（此处钻井液的体积为350ml），立即置于托盘限位孔上，上升托盘，使液面与外筒刻度线对齐，拧紧托盘手轮。

迅速从高速（600rpm）到低速（3rpm）依次测量。

待刻度盘读数稳定后，记录各转速下的读数Ф。

③实验结束后，关闭电源，松开托盘手轮，移开泥浆杯，倒出泥浆。

左旋卸下外转筒，将外转桶和内筒清洗后擦干，将外转筒安装在仪器上。

（3）粘度和切力的计算方法表观粘度A V＝0.5×Ф600，单位：mPa.s；塑性粘度PV＝Ф600－Ф300，单位：mPa.s；动切力YP＝0.511×（2×Ф300－Ф600），单位：Pa。

一、实习背景随着我国石油工业的快速发展，油田化学技术在石油勘探、开发和生产过程中发挥着越来越重要的作用。

为了深入了解油田化学技术在实际生产中的应用，提高自身的实践能力和综合素质，我于2021年8月至9月在某油田化学剂研发中心进行了为期一个月的实习。

二、实习单位简介某油田化学剂研发中心位于我国某石油工业基地，是一家专业从事油田化学剂研发、生产和销售的高新技术企业。

公司拥有先进的研发设备、完善的生产工艺和严格的质量管理体系，产品广泛应用于油田勘探、开发和生产各个阶段。

三、实习内容1. 理论学习在实习期间，我首先参加了公司组织的油田化学基础知识培训，学习了油田化学剂的作用、分类、应用及性能评价等方面的知识。

此外，我还了解了我国油田化学剂行业的发展现状、发展趋势及相关政策法规。

2. 实验操作在实验室，我参与了多个实验项目，包括：（1）油田化学剂的合成：在导师的指导下，我学习了合成过程、反应机理及产品分离纯化方法。

（2）油田化学剂的性能评价：通过测试不同油田化学剂的性能指标，如抗盐性能、抗温性能、抗碱性能等，为产品研发提供数据支持。

（3）油田化学剂的应用研究：针对不同油田的地质条件，研究开发具有针对性的油田化学剂，提高油田开发效益。

3. 生产现场参观在实习期间，我还参观了公司的生产车间，了解了生产流程、设备运行及质量控制等方面的知识。

通过现场参观，我对油田化学剂的生产过程有了更加直观的认识。

四、实习收获1. 专业知识提升通过实习，我对油田化学技术有了更加深入的了解，掌握了油田化学剂研发、生产和应用的基本原理和方法。

2. 实践能力增强在实验操作和生产现场参观过程中，我学会了如何运用所学知识解决实际问题，提高了自己的实践能力。

3. 团队协作能力提升在实习过程中，我积极参与团队协作，与同事共同完成实验项目和现场任务，提高了自己的团队协作能力。

五、实习体会1. 理论与实践相结合的重要性通过实习，我深刻体会到理论知识与实践操作相结合的重要性。

目录实验一六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线 (1)实验二常用API泥浆仪器的使用 (4)实验三钻井液钙侵及处理 (7)实验四钻井液中固相含量的测定 (9)实验五钻井液中膨润土含量的测定 (11)实验六碱在原油乳化中的作用 (13)实验七堵水剂的制备与性质 (17)实验八金属的缓蚀 (21)实验九絮凝剂在污水处理中的应用 (25)实验十钻井液综合性能评价 (28)实验十一驱油用聚丙烯酰胺的选择 (29)附录一大庆油田某油区油层物性 (31)实验一 六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线一 .实验目的1. 掌握六速旋转粘度计的应用方法。

2. 掌握如何判断泥浆的流型及对应流变参数的计算方法。

2. 比较宾汉模式、指数模式及卡森模式与实际流变曲线的吻合程度，弄清各种模式的特点。

二.实验原理1. 旋转粘度计工作原理电动机带动外筒旋转时，通过被测液体作用于内筒上的一个转矩，使与扭簧相连的内筒偏转一个角度。

根据牛顿内摩擦定律，一定剪功速率下偏转的角度与液体的粘度成正比。

于是，对液体粘度的测量就转换为内筒的角度测量。

2. 流变曲线类型、意义。

流变曲线是指流速梯度和剪切应力的关系曲线。

根据曲线的形式，它可以分为牛顿型、塑性流型、假塑性流型和膨胀性流型。

为了计算任何剪切速率下的剪切应力，常用的方法是使不同流变模式表示的理想曲线逼近实测流变曲线，这样，只需要确定两个流变参数，就可以绘出泥浆的流变曲线。

牛顿模式反映的牛顿液体，其数学表达式为：τ=η·D宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：τ=τ0 +ηp ·D指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为：τ=K ·D n 或 Lg τ=lgK + n ·lgD卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：21212121.D c ∞+=ηττ实际流变曲线与那一种流变模式更吻合，就把实际液体看成那种流型的流体。

三.实验仪器ZNN-D6型旋转粘度计；高速搅拌器。

中国石油大学（钻井液盐侵及处理）实验报告实验日期：2014.10.8 成绩：班级：学号：姓名：教师：同组者：实验三 钻井液盐侵及处理一.实验目的1.了解淡水钻井液盐侵后性能的变化规律。

2.学会盐侵钻井液性能的调整。

二.实验原理1.钻井液盐侵后，压缩粘土的扩散双电层，其ε 电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成网架结构，导致钻井液粘度、切力上升，失水增大。

当盐侵到一定程度后，粘土颗粒面-面联结，粘土分散度明显降低，使粘度、切力转而下降，失水继续增大，见下图。

2.盐侵钻井液加入适量处理剂（稀释剂）后，一是拆散较强的粘土网架结构，使钻井液处于适度絮凝状态，二是保护粘土颗粒使它保持适度尺寸，不至于结合变的过大，从而使钻井液滤失性能得到改善。

三.仪器、药品1、高速搅拌机一台；2、六速旋转粘度计一台；3、大气筒失水仪一台；4、电子天平一台；5、秒表一只；6、吸管一支；7、牛角勺两把；8、25ml、500ml量筒各两支；9、PH试纸、泥浆500ml、Nacl、降滤失剂CMC、降粘剂等。

四.实验步骤：1．取泥浆450ml 高搅10 分钟，测其六速粘度、滤失量、泥饼厚度、和PH值。

2．各组按下表向步骤1完成后的泥浆中加入一定量的加氯化钠，高速搅拌10 分钟后测六速粘度、滤失量、泥饼厚度、和PH值。

表1 氯化钠加量组12345氯化钠,%0.10.50.75233.根据加氯化钠后的钻井液性能，加适量稀释剂和降失水剂使其性能得到恢复。

处理剂加量参考表2。

表2 盐侵后处理剂参考加量组123450.3-0.40.5-0.60.3-0.40.2-0.30-0.2降粘剂，%0-0.10.1-0.20.2-0.30.4-0.50.5-0.6降失水剂，%五.实验数据及处理1．将所得数据及计算结果整理列表。

2．绘出钻井液表观粘度、动切力以及失水量随盐加量的变化曲线，并简要解释。

钻井液盐侵及处理原始记录表粘度计转速n（rpm）Φ600Φ300Φ200Φ100Φ6Φ3滤失量/ml泥饼mmPH基浆（格）231917131092649基浆+Nacl（格）21171512314578组别Φ600Φ300滤失量/ml1/2272333.63/43227365/62919397/82715519/10171254表观粘度计算公式为ηa=Ø600/2因为动切力的计算公式为：τ0=0.511(2 Ø 300- Ø 600)钻井液的表观粘度、动切力滤失量随Nacl含量的变化Nacl，%0.10.50.7523表观粘13.5116.614.513.68.5度/mPa.s动切力/Pa9.7911.22 4.59 1.53 3.57滤失量/ml33.636395154含量的变化曲线钻井液性能随Nacl。

实验七 堵水剂的制备与性质一、实验目的1. 学会几种堵水剂的制备方法。

2. 掌握几种堵水剂的形成机理及其使用性质。

二、实验原理堵水剂是指从油、水井注入地层，能减少地层产出水的物质。

从油井注入地层的堵水剂称油井堵水剂(或简称堵水剂)，从水井注入地层的堵水剂称为调剖剂。

常用的堵水剂有冻胶型堵水剂、凝胶型堵水剂、沉淀型堵水剂和分散体型堵水剂，这些堵水剂的形成机理和使用性质各不相同。

1. 冻胶型堵水剂冻胶(如锆冻胶)是由高分子(如HPAM)溶液转变而来，交联剂(如锆的多核羟桥络离子)可以使高分子间发生交联，形成网络结构，将液体(如水)包在其中，从而使高分子溶液失去流动性，即转变为冻胶。

锆冻胶是油田常用的冻胶型堵水剂。

锆冻胶是由锆的多核羟桥络离子与HPAM 中的羧基发生交联反应而形成的。

体系的pH 值可影响多核羟桥络离子的形成及HPAM 分子中羧基的量，因此，pH 值可影响锆冻胶的成冻时间和冻胶强度。

2. 凝胶型堵水剂凝胶是由溶胶转变而来。

当溶胶由于种种原因(如电解质加入引起溶胶粒子部分失去稳定性而产生有限度聚结)形成网络结构，将液体包在其中，从而使整个体系失去流动性时，即转变为凝胶。

油田堵水中常用的是硅酸凝胶。

硅酸凝胶由硅酸溶胶转化而来，硅酸溶胶由水玻璃(又名硅酸钠，分子式Na2O·mSO2)与活化剂反应生成。

活化剂是指可使水玻璃先变成溶胶而随后又变成凝胶的物质。

盐酸是常用的活化剂，它与水玻璃的反应如下:2222 2 2Na O mSiO HCl H O mSiO NaCl +→+由于制备方法不同，可得两种硅酸溶胶，即酸性硅酸溶胶和碱性硅酸溶胶。

这两种硅酸溶胶都可在一定的条件(如温度、pH 值和硅酸含量)下，在一定时间内胶凝。

评价硅酸凝胶堵水剂常用两个指标，即胶凝时间和凝胶强度。

胶凝时间是指硅酸体系自生成至失去流动性的时间。

凝胶强度是指凝胶单位表面积上所能承受的压力。

3. 沉淀型堵水剂沉淀型堵水剂由两种可反应产生沉淀的物质组成。