油田化学_第一章__表面活性剂

常见油田化学品中的几个大宗原料（二）引言概述：本文将介绍常见油田化学品中的几个大宗原料，包括表面活性剂、乳化剂、酸化剂、阻垢剂和阻油剂。

正文：一、表面活性剂1. 正常烷基苯磺酸盐：具有良好的表面活性和润湿性，常用于石油钻井液中，能够降低钻井液的黏度，提高泥浆性能。

2. 葡萄糖苷：能够增加乳液的稳定性和改善排水性能，广泛应用于水基钻井液和油井酸化液中。

3. 石油磺酸盐：具有优异的润湿性和油水分离性能，常用于提高油井采油效果。

二、乳化剂1. 聚醚：能够形成稳定的乳液，广泛应用于水基油田化学品中，如水基钻井液和水基封隔液等。

2. 阳离子乳化剂：具有较强的乳化能力，常用于乳化石油酸和钻井液中的胶体粘土。

3. 阴离子乳化剂：能够增强油水分离能力，常用于水基采油中的调剂剂。

三、酸化剂1. 盐酸：常用于酸化钻井液和酸化油层，可以溶解钙镁盐、压裂石和堵塞物，促进油井产能。

2. 硫酸：常用于清洗油井套管和管道，具有强酸解堵作用。

四、阻垢剂1. 聚合物阻垢剂：可以阻止钙镁盐和硅酸盐的沉积，提高油井产能和管道输送效率。

2. 磷酸盐阻垢剂：能够溶解石灰和石膏结垢，减少管道堵塞。

五、阻油剂1. 聚乙烯亚胺：具有降低油水界面张力和增加水在油层中的分散性，常用于提高油井采油率。

2. 聚合物阻油剂：能够改善原油的流动性，降低粘度，提高油井产能。

总结：常见油田化学品中的几个大宗原料包括表面活性剂、乳化剂、酸化剂、阻垢剂和阻油剂。

这些化学品在油田开发过程中起到重要的作用，能够提高井脉通透性、降低油井阻力、改善采油效果和延长生产周期。

正确选择和使用这些原料对于油田的高效开发和运营至关重要。

引言概述油田化学药剂在油田开发中起到了非常重要的作用。

随着油田勘探和开采技术的不断发展，油井储层的复杂性也越来越高，对化学药剂的需求也日益增加。

本文将对油田化学药剂的应用进行详细阐述，以及其在油田开发中的作用。

正文内容一、油田化学药剂的类别1.表面活性剂阳离子表面活性剂阴离子表面活性剂非离子表面活性剂两性离子表面活性剂天然表面活性剂2.缓蚀剂有机缓蚀剂焦磷酸盐缓蚀剂无机缓蚀剂3.结垢阻垢剂有机结垢阻垢剂硅酸盐类结垢阻垢剂磷酸盐类结垢阻垢剂4.抑制剂乳化剂水井杀菌剂5.残渣处理剂焦油漆油处理剂酚类残渣处理剂油剂煤焦油类残渣处理剂二、油田化学药剂的应用领域1.油井酸化酸化剂的选择及应用酸化剂的配方设计酸化工艺的优化2.油井水泥浆水泥浆的配方设计水泥浆的性能改良剂水泥浆的加固工艺3.储层改造改造液的配方及应用储层改造技术的优化4.油井液体钻井液的选择及应用技术钻井液的性能改良剂钻井液的环境友好型5.油田废水处理废水处理剂的选择及应用废水处理剂的配方设计废水处理技术的优化三、油田化学药剂的作用机制1.表面活性剂的作用机制降低油水界面张力提高能量漏斗效应2.缓蚀剂的作用机制阻断金属电极与电解质之间的接触形成复合物保护膜3.结垢阻垢剂的作用机制抑制晶体形核及生长改变结晶形态和尺寸4.抑制剂的作用机制改变油水分散相联系杀灭和防止微生物生长5.残渣处理剂的作用机制促进残渣分解清除残渣沉积四、油田化学药剂的未来发展方向1.绿色环保型化学药剂的研发2.高性能化学药剂的开发与运用3.智能化、自动化的药剂配方设计和控制技术4.多功能化学药剂的研究与推广5.药剂应用技术的改良和创新五、总结油田化学药剂在油田开发中发挥着不可替代的作用。

通过对不同类型化学药剂的详细阐述，可以更好地了解它们的应用领域和作用机制。

未来，随着技术的不断进步，油田化学药剂发展的重点将放在绿色环保、高性能、智能化和多功能化等方面，以更好地满足油田开发的需求。

中国石油大学（北京）《油田化学》--分章节核心知识点总结第一章表面活性剂0 表面活性剂定义：少量存在就能显著降低溶剂表面张力的物质1.各种物质的水溶液（浓度不大时）的表面张力和浓度的关系归纳为三种类型：面张力γ随浓度C上升略有上升的物质，如NaCl、HCl等。

②表面张力随浓度上升而下降，如CH3CH2OH等(表面活性物质)。

③表面张力在稀浓度时急剧下降，如RSO3Na等(表面活性剂)。

(1)离子型活性剂—凡能在水溶液中电离生成离子的称离子型活性剂。

(2)非离子型活性剂—凡在水溶液中不能电离成为离子的称为非离子活性剂。

2 浊点产生的原因：非离子型活性剂，其与水分子缔合形成氢键而溶解。

氢键不稳定，温度升高，氢键断裂，所以活性剂析出，溶液变混浊，出现浊点主要由非离子活性剂分子结构决定。

3活性剂降低表面张力的原因：这主要是由于具有两亲性的表面活性剂分子，取代了表面上的水分子，改变了表面分子所受的不对称力，降低了表面过剩自由能，也就是说由于活性剂分子在溶液表面上的吸附，导致溶液表面张力降低*4 胶束：表面活性剂分子的聚集体和缔合体或结合体*5临界胶束浓度：表面活性剂在溶液中开始明显形成胶束的浓度，以cmc表示。

浓度越大，则形成的胶束越多。

* 6形成胶束的原因：活性剂分子的两亲性，即存在着亲水基团和亲油基团。

*7表面活性剂的作用：（1）加溶作用：活性剂溶液形成的胶束，使难溶物质的溶解度显著增中的作用。

（2）润湿反转作用（3）起泡作用（4）乳化作用：使两种互不相溶的液体形成乳状液，并具有一定稳定性的作用（5）洗净作用*第二章油田高分子* 1常用术语单体：组成高分子化合物的简单分子* 链节: 组成高分子化合物的基本结构单元* 聚合度：高分子含有单体结构单元的数目2加聚反应：由许多相同或不同的低分子化合为高分子，但无低分子产生*（1）均聚反应：只有一种单体进行的加聚反应称均聚反应。

*（2）共聚反应：由两种或两种以上的不同单体进行的加聚反应称共聚反应。

油田常用化学剂名词
1.表面活性剂：一种吸附或分配在气-液、液-液、液-固界面上,
能显著改变其界面性质的物质。

表面活性剂的分子中既有亲水性原子基团,又有疏水性原子基团,从而在稀溶液中能改变界面能,在水溶液中能使表面张力降低。

2.水基钻井液：指以水作连续相的钻井液。

水基钻井液由于其
成本低,施工方便及不污染环境,在实际应用中一直占据着主导地位,根据体系和组成的不同又可分为以下几种类型。

(1) 不分散钻井液(non-dispersed drilling fluid) 指由膨润土和清水配成或利用清水在易造浆地层钻进而形成的水基钻井液。

(2) 分散钻井液(dispersed drilling fluid) 指由水、膨润土、分散剂及其他处理剂配成的水基钻井液。

3.两性表面活性剂：在同一分子中兼具阴离子、阳离子和非离
子型的亲水基,或在水中离解成阴离子和阳离子两种亲水基离子并起作用者,称为两性表面活性剂。

但通常指后者,即同时带阴离子和阳离子亲水基的表面活性剂。

4.生物聚合物泥浆：是一种无粘土钻井液,具有不分散低固相泥
浆的各种优点。

其主要成分是XCP和OCP。

XCP是一种典型的高分子多聚糖,是黄原单胞杆菌对葡萄糖作用后的产物,是线型聚合物,有相当高的分子量。

【表面活性剂】少量存在就能显著降低溶剂表面张力的物质。

【胶束】表面活性剂分子的聚集体或缔合体或结合体。

【临界胶束浓度】表面活性剂在溶液中开始明显形成胶束的浓度，CMC。

【加溶作用】活性剂溶液形成胶束，使难容物质的溶解度显著增加的作用。

【洗净作用】一种综合作用，包括活性剂的润湿反转作用，如或乳化和增溶作用。

【高分子】一般把相对分子质量大于10000以共价键结合的化合物成为高分子化合物。

【结构】按连接方式不同，单个高分子化合物具有不同的形式结构：线性结构；支链型；体型；【形态】高分子的形态主要取决于分子间的作用力，即外界条件决定了高分子的形态，在良溶剂中高分子形态舒展，在不良溶剂中收缩。

【均聚】只有一种单体进行的加聚反应称均聚反应。

【缩聚】单体分子相互作用形成聚合物时，同时析出等小分子等化合物的反应成为缩聚反应。

【EVA】乙烯、醋酸乙烯酯共聚物；【PE】聚乙烯；【CMC】缩甲基纤维素；【PAM】聚丙烯酰胺【共聚】由两种或两种以上不同单体进行的加聚翻涌称共聚反应。

【交联和络合】交联是高分子靠交联剂的共价键结合而成，这种键于高分子内部的共价键一样强；络合是指高分子与金属离子形成配位键而结合起来，这种配位键比共价键弱，易受剪切而降解。

【压裂液类型】水基压裂液；油基压裂液；乳化压裂液；泡沫压裂液；其他压裂液【堵水作业的实质】是指改变水在地层中的流动特性，即改变水在地层中的流动规律【凝胶】固态或半固态的胶体体系，由胶体颗粒、高分子或表面活性剂分子互相连接形成的空间网状结构，结构空隙中充满了液体，液体被包在其中固定不动，使体系失去流动性，其性质介于固体和液体之间。

【冻胶】油高分子溶液经交联剂作用、价次力缔合而成的网状结构，在温度升高、机械搅拌、振荡或较大剪切力作用下，结构破坏而可流动。

【溶解】分子相互扩散，最后形成分子分散的均相体系的过程。

【溶胀】高分子吸收了溶剂分子后其重量，体积都相对增加的现象。

【非选择性堵水】堵剂在油井地层中能同时封堵油层和水层的化学堵。

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。

第一章粘土矿物1.基本概念：晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构不变的现象. 指在硅氧四面体中的硅原子和铝氧四面体中的铝原子被其他原子（通常是低一价的金属原子）所取代阳离子交换容量（C.E.C）:分散介质pH=7时，1kg粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。

造浆率：1吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T2.粘土矿物的结构：基本构造单元：硅氧四面体、铝氧八面体基本构造单元片：硅氧面体晶片、铝氧八面体晶片基本结构层：（1）1：1型晶层（2） 2 ：1型晶层：2硅氧四面体晶片+ 1铝氧八面体晶片构成。

3.常见的粘土矿物及其特点：高岭石、蒙脱石、伊利石的结构、性质高岭石A、1 ： 1型粘土矿物B、几乎不存在晶格取代，负电量少C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2AD、C.E.C 低（30-150 mmol/kg 土）在三种常见的粘土矿物中，高岭石的C.E.C最低。

原因在于高岭石几乎不存在晶格取代，带负电荷很少，周围吸附的阳离子数目少，可发生交换的阳离子数目就更少了，所以C.E.C 小。

E、造浆率低高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表面，故水化分散能力差，造浆率低。

蒙脱石膨胀型A、2 ：1型粘土矿物B、存在晶格取代，取代位置主要在Al-O八面体中，即AI3+被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产生的负电荷由等量的Na+或Ca2+来平衡。

C、晶层间引力以分子间力为主，引力弱，晶层间距C=9.6A- 40A。

D、C.E.C 大（700-1300 mmol/1kg 土）原因在于蒙脱石存在晶格取代（AI-O八面体中），所以带负电荷较多，周围吸附的阳离子数目较多，可发生交换的阳离子数目多，所以C.E.C大。

E、造浆率高因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它是钻井泥浆的主要配浆材料。

油田化学工程赵雄虎中国石油大学石油天然气工程学院《油田化学》课程教学大纲学分 2.5 参考学时 40 实验学时 0课题讲授学时 40 习题课学时适用专业石油工程大纲编写人赵雄虎教研室主任一、课程的性质和任务油田化学是石油工程专业的主要课程之一，又是一门应用性很强的工程技术性课程，是研究用化学方法解决油田作业中遇到的各种问题的应用科学。

这门课涉及到钻井、采油和储运等与油田作业有关的各个方面。

在学生了解化学、钻井和采油等与石油工程有关的工艺基础上开设改课程目的在于使学生了解和掌握常用的油田化学剂使用及其作用机理，提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生学会用化学方法去解决石油工程中所遇到的问题。

二、课程的基本要求本课程是一门承前启后的技术基础课,要求学生在本课程之前修完基础化学、物理化学、钻采工程等课程。

本课程的主要内容可分为两大部分：第一部分为油田化学基础理论，包括粘土矿物学、表面活性剂和水溶性聚合物；第二部分为油田化学分论,介绍各类油田化学剂的性质、用途和作用。

以理论作基础，指导学生的学习。

学完本课程后，应达到以下基本要求：1. 正确理解油田化学中的一些基本概念和基本理论，要求学生掌握其基本的含义和使用范围。

如粘土的基本性质、水溶性聚合物溶解理论、CMC等等。

2. 掌握常用油田化学剂的基本性质和使用方法。

如PAM、XC等等。

3. 掌握油田化学基本作业方法，如调剖法、堵水法等。

4. 了解常用油田化学剂的制备方法。

先修课程：化学基础、物理化学、钻采工程三、大纲内容绪论油田化学课的内容、研究对象、发展动态、目的和学习方法、课程安排。

第一章粘土矿物学要求学生掌握粘土矿物的分类及特点、基本概念和基本理论，了解粘土矿物的性质。

如电性质、吸附性、膨胀性等。

第一节粘土矿物的分类及化学组成第二节粘土矿物的基本结构（包括常见的几种粘土矿物）第三节粘土矿物的性质（包括电性质、吸附性、膨胀性等）第二章钻井液化学掌握降粘剂、降滤失剂和絮凝剂的作用及机理和不同钻井液体系的组成及用途，了解其他钻井液添加剂的作用及性能。

中国石油大学（北京）《油田化学》名词解释总结1.相：体系中物理化学性质完全相同的均匀部分。

2.界面：体系中相与相之间物理化学性质发生突变的交接面。

3.分散度：是某一相分散程度的量度，常用分散相颗粒（或液滴）的平均直径或长度的倒数来表示。

4.比表面：是物质分散程度的另一种量度，基数值等于全部分散相颗粒的总表面积与总质量或体积之比。

S比=S/V，或S比=S/m（S代表总表面积，V代表总体积，m代表总质量）5.表面张力：是引起液体表面收缩的单位长度上的收缩力，单位是牛顿/米，方向是平等于表面，垂直于液面的边缘。

6.净吸力：液体表面分子受到液相分子的吸引力与气相分子吸引力之差，方向是指向液体内部。

7.接触角：是指通过气液固三相交点作液滴表面的切线与液固界面间的夹角θ。

8.沾湿：液体与固体接触时，将气-液界面与气固界面，转变为液-固界面的过程。

9.浸湿：指导固体浸入液体中，气-固界面转变为液-固界面的过程，而液体表面没有变化。

10.铺展：当液-固界面取代了气-固界面的同时，气-液界面也扩大了同样面积的过程。

11.附加压力：由于表面张力的存在，而在弯曲液面上产生的附加的压力。

12.吸附作用：当气相或液相分子碰撞到固体表面上时，由于它们之间有相互作用力，使一些分子吸附在固体表面上，这种作用称为吸附作用。

13.物理吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力是范德华力。

14.化学吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力是化学键力。

15.吸附量：每克吸附剂吸附的气体在标准状态下的体积或吸附质的毫摩尔数。

16.离子的选择性吸附：当吸附剂处于多种离子的混合溶液中时，有选择性地吸附某种离子或某一类离子，而对其它离子不吸附或吸附较少。

17.离子的交换性吸附：带电胶体粒子吸附的离子和溶液中的同电荷离子发生的离子交换作用，这种作用称为离子交换吸附。

18.胶体：指分散相粒子直径大小在1nm～１μm之间的分散体系。

19.表面活性剂：在溶剂中加入少量就可以显著降低溶剂的表面张力的物质。

油田生产中表面活性剂的应用1、开采稠油用的表面活性剂由于稠油粘度大、流动性差，给开采带来许多困难。

为开采这些稠油，有时需将表面活性剂的水溶液注入井下，使高粘度的稠油转变为低粘度的水包油型乳状液，抽提到地面。

这种稠油乳化降粘法用到的表面活性剂有烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺、聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐等。

采出的这种水包油型乳状液，需要将水分离出去，也要使用一些工业表面活性剂作为破乳剂进行脱水。

这些破乳剂是油包水型乳化剂。

常用的有阳离子表面活性剂或环烷酸、沥青质酸及它们的多价金属盐。

特殊的稠油，不能采用常规的抽油机开采法，需要注蒸汽进行热采。

提高热采效果，需要使用表面活性剂。

向注汽井注入泡沫，即注入耐高温的起泡剂及不凝气体是常用的调制方法之一。

常用的起泡剂是烷基苯磺酸盐、α—烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、磺烃基化的聚氧乙烯烷基醇醚和磺烃基化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。

由于含氟表面活性剂，表面活性高，对酸、碱、氧、热及油稳定，故含氟表面活性剂是理想的高温起泡剂。

为了使分散的油易于通过地层的孔喉结构，或使地层表面的油易被驱出，需要使用称之为薄膜扩散剂的表面活性剂，常用的是氧烷基化酚醛树脂高分子表面活性剂。

2、开采含蜡原油用表面活性剂开采含蜡原油，需要经常进行防蜡和清蜡。

表面活性剂作为防蜡剂和清蜡剂。

防蜡用的有油溶表面活性剂和水溶性表面活性剂。

前者通过改变蜡晶表面的性质而起防蜡作用。

常用的油溶性表面活性剂是石油磺酸盐和胺型表面活性剂。

水溶性表面活性剂是通过改变结蜡表面（如油管、抽油杆及设备表面）的性质而起防蜡作用。

可用的表面活性剂有烷基磺酸钠、季铵盐、烷烃聚氧乙烯醚、芳烃聚氧乙烯醚及其它们的磺酸钠盐等。

清蜡用的表面活性剂也分两个方面，油溶性用于油基清蜡剂，水溶性的磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、OP 型表面活性剂、硫酸酯盐化或磺烃基化的平平加型与OP型表面活性剂等用于水基清蜡剂。