油田化学药剂简介.ppt

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1、1,油田化学药剂简介1,2,课前调查,石油院校毕业?油田化学专业课?岗位技术性质?油藏开发 钻完井 采油工艺 管理 其他,3,学习目的,1 WHAT DO WE WANT?单位安排:个人需要:没有兴趣:2 WHO ARE WE NOW?3 WHAT WILL WE BE?,4,海上油田化学药剂简介,内容提要主要参考书籍化学知识基础 油田化学剂分类 钻（完）井化学剂 采油化学剂 集输化学剂 水处理剂 其它药剂药剂现场应用,5,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 石油工业出版社三次采油化学原

2、理 康万利等 化学工业出版社采油用剂 赵福麟 石油大学出版社油田化学品 郑晓宇等 化学工业出版社油田化学品 王中华 中国石化出版社表面活性剂在油田中的应用 康万利等 化学工业出版社海洋钻井液与完井液 纪春茂 石油大学出版社 油井水泥及外加剂质量检验 石油工业出版社,6,一、化学知识基础,布郎运动溶解、扩散与沉淀、结晶物理吸附与化学吸附可逆过程与过程平衡原理（物理/化学）质量守恒原理相似相溶原理复分解反应螯合效应表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,7,1 布郎运动,定义：悬浮微粒不停地做无规则运动的现象叫做布朗运动。布郎运动是英国植物学家布朗在1826年用显微镜观察悬浮在水中的花粉是发现的。内

3、涵：布朗运动又称分子热运动，与温度和粒子个数有关，温度越高，布朗运动越剧烈，粒子越小，分子热运动越剧烈。它是分子运动论和统计力学发展的基础。,8,2 溶解、扩散与结晶、沉淀,溶解：一种物质（溶质）分散于另一种物质（溶剂）中成为溶液的过程。结晶：晶体在溶液中形成的过程称为结晶。扩散：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。沉淀：物体在液体中时，因自身重量和密度的关系沉积到容器底部。,9,3 物理吸附与化学吸附,物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起。吸附剂表面的分子由于作用力没有平衡而保留有自由的力场来吸引吸附质，由于它

4、是分子间的吸力所引起的吸附，所以结合力较弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都较快。被吸附物质容易解吸，所以可逆。化学吸附：由于吸附剂表面原子往往还有剩余的成键能力，当吸附质碰撞到吸附剂表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有，形成吸附化学键的吸附作用。,10,3 物理吸附与化学吸附,化学吸附特点：与物理吸附相比，化学吸附主要有以下特点：所涉及的力与化学键力相当，比范德华力强得多。吸附热近似等于反应热。吸附是单分子层的。同一物质，可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附，或者两者同时进行。吸附作用的大小跟吸附剂的性质和表面的大小、吸附质的性质和浓度的大小、温度的高低等密切相关。,11,

5、4可逆反应与反应平衡原理,在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应的方向进行的反应,叫做可逆反应。绝大部分的反应都存在可逆性，只不过可逆程度小而而已。化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。化学平衡跟所有的动态平衡一样，是有条件的，暂时的，相对的，当条件发生变化时，平衡状态就会被破坏，由平衡变为不平衡，再在新的条件下建立新平衡。,12,4可逆反应与反应平衡原理,可逆过程与不可逆过程：可逆过程是一种理想的热力学过程。热力学系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态后，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，即使系

6、统回到原来状态，同时又完全消除原来过程对外界所产生的一切影响，则原来的过程称为可逆过程。反之，如果无论采用何种办法都不能使系统和外界完全复原，则原来的过程称为不可逆过程。实际过程的不可逆性是针对由大量微观粒子组成的热力学系统而言的。单个或少量粒子的力学过程都是可逆的。,13,5质量守恒原理,质量守恒定律：在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，化学变化只能改变物质的组成，但不能创造物质，也不能消灭物质，所以该定律又称物质不灭定律。在化学反应中，质量守恒定律是完全正确的。（质能守恒定律：是质量守恒定律和能量守恒定律的总称，能量守恒定律是指在能量转移中不会凭

7、空产生或消失，只存在能量的转化。）存在必有原因，问题必有缘由，解决必有办法！,14,6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。结构的相似性并不是决定溶解度的唯一原因。分子间作用力的类型和大小相近的物质，往往可以互溶；溶质和溶剂分子的偶极距相似性也是影响溶解度的因素之一。,15,7复分解反应,由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应，叫做复分解反应。可简记为 ABCD=ADC

8、B（1）酸+盐新酸+新盐反应物中酸必须是可溶的，生成物中至少有一种物质是气体或沉淀或水。如：2HClCaCO3=CaCl2H2OCO2（2）酸+碱盐+水 如：NaOHRCOOH=RCOONaH2O（3）盐+盐两种新盐反应物中的两种盐都是可溶性的，且反应所得的两种盐中至少有一种是难溶的。如：Na2SO4BaCl2=2NaClBaSO4（4）盐+碱新盐+新碱 反应物一般都要可溶，生成物中至少有一种是沉淀或气体（只有氨盐跟碱反应才能生成气体）。如：NaOHNH4Cl=NaClNH3H2O,16,8 螯合效应,螯合物(又称内络合物)，由中心离子(或原子)和多齿配位体络合形成具有环状结构的络合物，在螯合

9、物的结构中，一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。“螯”本指螃蟹的大钳，此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。螯合物通常比一般配合物要稳定，其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳定性，因此螯合物的稳定常数都非常高。,17,9 分散体系,溶液（Solution）：分散相粒径10-9m。高分子溶液（Polymer colloid）：分散相粒径界于10-9m-10-6m，固化为冻胶（Gel）。胶体（colloid）：分散相粒径界于10-9m-10-6m，固化为凝胶（Gel）。又可分溶胶（sol，colloidal）、高分子溶液、胶体电解质（colloidal e

10、lectrolyte）。而溶胶又可分：aerosol（包括fog、smoke），sol（包括emulsion、foam），soloidsol。悬浮液（Suspensoid，Soliquoid）：分散相粒径10-6m。,18,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,（1）概念：表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂具有两亲结构，一部分亲油，一部分亲水。,19,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,非极性基团，8个碳原子以上烃链、全氟烃基等等；极性基团，羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是 羟基

11、、酰胺基、醚键等。,20,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,（2）表面活性剂的性质HLB亲水-亲油平衡值（Hydrophile-Lipophile Balance）用来表示表面活性剂亲水或亲油能力大小的值。HLB 值越大，其亲水性越强，HLB 值越小，其亲油性越强。HLB值是一个相对的数值，可以在选择一定标准的基础上,由实验测定，也可以按照经验公式计算。,21,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,关系式：HLB=（亲水基团HLB值）+（亲油基团HLB）-7Griffin关系式：HLB=20*MH/M HLB=20(1-S/A)HLB=(E+P)/5 估算法 水溶液外观 不分散

12、 不良分散 搅拌后乳状分散 稳定乳状分散 半透明至透明 透明液HLB值 14 36 68 810 1013 1320,22,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据 表 活性剂的HLB值与应用的关系,23,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,CMC临界胶束浓度Critical micelle concentration,表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于 CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。表征表面活性形成胶束能力、乳化能力的大小；CMC越小，活性剂效果越好。,24,10 表面（界面）活性与表面（界

13、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。,25,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,浊点（Cloud Point）将聚氧乙烯型非离子表面活性剂的透明水溶液缓慢加热时，溶液开始呈现白色混浊的温度称为它的“浊点”。浊点反映非离子表面活性剂亲水性大小，亲水性越大的，浊点也越高。为保证非离子表面活性剂处于良好的溶解状态，一般应控制在其浊点以下使用浊点；而

14、非离子表面活性剂浊点越高，其使用的温度范围越广。,26,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,（3）表面活性剂的作用起泡作用 活性剂使泡沫易于产生并在产生后有一定稳定性的作用，防止气泡破裂和防止气泡合并。具有这种作用的活性剂叫起泡剂。起泡剂的作用是由于它在气泡的气液界面上吸附大大降低了表面张力引起的。,27,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,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。,28,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,增溶作用

15、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。,29,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,润湿反转作用 活性剂使固体表面的润湿性向相反方向转化的作用。能使固体表面润湿性发生反转的活性剂叫润湿反转剂或润湿剂。例如：砂岩表面是亲水表面，当它与原油接触时，原油中的天然活性剂吸附在砂岩表面上来，按极性相近原则排列在砂岩表面，使亲水性表面反转为亲油界面；这是活性剂的润湿反转；当活性剂的浓度足够高时，活性剂可在第一吸附层上按极性相近规则再吸附一层活性剂，使砂岩表面

16、又反转为亲水性表面。,30,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,洗净作用：指活性剂使一种液体（如水）将其它物质（如油）从固体表面洗脱下的作用。具有这种作用的活性剂叫洗净剂或洗涤剂。事实上，表面活性剂常常并不单独只表现一种作 用，而往往在一个过程中同时表现多种作用。例如：（1）当活性剂水溶液从砂岩表面将油膜洗下来时，这种洗净作用常包括（2）活性剂将砂岩表面反转为亲水表面；（3）当油膜脱落时，活性剂可将它乳化在水中，使它不易再粘回到砂岩表面；（4）而且当活性剂浓度足够高时，有些油还可增溶在活性剂胶束中而被带走。,31,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,（3）表面活性剂的分类 根据

17、疏水基分类，分直链、支链、芳香链、含氟、含硅等；根据亲水基分类，分羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等；根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等分类方法。但是众多分类方法都有其局限性，概念内涵上经常发生重叠。以下重点介绍根据分子构成的极性基团解离性的分类。,32,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,按极性基团的解离性质分类1）阴离子表面活性剂：硬脂酸钠，十二烷基苯磺酸钠2）阳离子表面活性剂：季铵化物 3）两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型4）非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨醇酯（司盘），聚氧乙烯脂肪酸山梨醇酯（吐温），聚醚。,33,10 表面（界面）

18、活性与表面（界面）活性剂,（4）阴离子表面活性剂 脂肪酸盐表面活性剂 是亲水基为羧基的阴离子表面活性剂，根据阳离子的不同，又 可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳 化性能和分散油的能力。但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁 盐破坏，电解质可使之盐析。硫酸酯盐RO-SO3-M 硫酸是一种二元酸，与醇类发生酯化反应时可以生成硫酸单酯 和硫酸双酯。硫酸单酯和碱中和生成的盐叫硫酸酯盐。如脂肪 醇硫酸(酯)盐(FAS或AS)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐(AES)。,34,10 表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,磺酸盐 R-SO3-M 磺酸盐型阴离子表面活性剂的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性能比硫

19、酸盐稍差，但在酸性溶液中不易水解。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但在酸性溶液中不易水解。如支链烷基苯磺酸盐(ABS)、-烯烃磺酸盐(AOS)石油磺酸盐、二辛基琥珀酸磺酸钠（OT）、十二烷基苯磺酸钠等。烷基磷酸酯盐 包括烷基磷酸单、双酯盐，也包括脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酸单双酯盐和烷基酚聚氧乙烯醚的磷酸单、双酯盐。,35,10表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,阳离子表面活性剂 该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，其分子结构主要部 分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水 溶性大，在酸性与中性溶液中较稳定，具有良好的表面活性 作用和杀菌作用。如 胺盐（脂肪胺盐、乙醇胺盐

20、、聚乙烯多胺盐等）；季铵盐，通式为RN RlR2R3+X-，式中R为C10C18长链 烷基，R1、R2、R3 一般是甲、乙基，也可以有一个是苄基 或长链烷基，X是氯、溴、碘或其他阴离子基团，多数情况 下是氯或溴。RP+(C6H5)3Br 杀虫剂、杀菌剂等。氧化胺（？）,36,10表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,两性离子表面活性剂 这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在 不同pH值介中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起 泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。按分子结构简单分类：1）甜

21、菜碱型：R-N+(CH3)2COO-，配置香波等。2）氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO-，做乳化剂等；3）咪唑啉型：常用做婴儿香波、缓蚀剂；4）氧化胺型（？）：配置清洁用品。,37,10表面（界面）活性与表面（界面）活性剂,（6）非离子表面活性剂 按亲水基分成以下几类：聚氧乙烯型非离子表面活性剂 烷基酚聚氧乙烯醚(OP、TX)；高碳脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)；脂肪酸聚氧乙烯酯；聚氧乙烯胺；聚氧乙烯酰胺；聚丙二醇的环氧乙烷加成物(聚醚型非离子表面活性剂)。多元醇型 失水山梨醇酯（Span）；蔗糖酯。烷基醇酰胺（Ninal、6501)。混合型(Tween)。,38,10表面（界面）活性与

22、表面（界面）活性剂,（7）双子表面活性剂 一类“时髦”和“特殊”的表面活性剂。传统的表面活性剂由一个亲水头基和一个疏水尾链组成；Bola型表面活性剂是由两个极性头基用一根或多根疏水链连接键合起来的化合物；Gemini型称双子表面活性剂,是通过联结基团(spacer)将两个两亲体在头基处或紧靠头基处连接(键合)起来的化合物。这类表面活性剂曾被称为双阳离子洗涤剂、双季铵盐表面活性剂和二聚表面活性剂。双子表面活性剂的cmc(临界胶束浓度)比相应的传统表面活性剂的cmc低12个数量级；双子表面活性剂降低水的表面张力比相应的传统表面活性剂更有效；用短联结基团连接的双子表面活性剂,在相当低的浓度时其水溶液

23、就有很高的粘度,而相应的传统表面活性剂则是低粘度。,39,二、油田化学剂分类,大类：钻（完）井化学剂 采油化学剂 集输化学剂 水处理化学剂,40,二、油田化学剂分类-细分,钻（完）井化学剂按功能分类：降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏剂、降粘剂、缓蚀剂、润滑剂、解卡剂、消泡剂、发泡剂、PH控制剂、加重剂等。按组成分类：钻（完）井材料（膨润土、水泥、油品等），无机处理剂、有机处理剂。,41,二、油田化学剂分类-细分,采油化学剂按功能分类：酸化压裂化学剂（盐酸、氢氟酸、缓速缓蚀剂、铁离子稳定剂、抗乳剂、润湿剂、转向剂-暂堵剂、防淤渣剂、粘土稳定剂、助排剂、稠化剂、支撑剂、破胶剂）。调堵化学

24、剂（聚丙烯酰胺、各类树脂、交联剂、硅酸盐凝胶）。驱油化学剂（聚丙烯酰胺、表面活性剂、碱）、防砂化学剂。增产增注化学剂（清防蜡剂、降粘剂、示踪剂、粘土稳定剂、解堵剂、减阻剂）等。,42,二、油田化学剂分类-细分,集输化学剂按功能分类：破乳剂反向破乳剂消泡剂降凝剂缓蚀剂天然气水化物抑制剂等。,43,二、油田化学剂分类-细分,水处理化学剂 按功能分类：缓蚀剂 阻垢剂 杀菌剂 絮凝剂 浮选剂 清水剂 脱氧剂等,44,三、钻（完）井化学剂C1 钻（完）井液化学与水泥浆化学,钻（完）井液化学 研究对象：以黏土矿物为分散相基质，添加各种功能性化学剂，以水、油品或气体为分散介质配制的钻（完、修）井工作流体。功

25、能：冲洗井底，携带岩屑，平衡地层压力，冷却与润滑钻头，稳定井壁，悬浮岩屑与密度调整材料，获取地层信息，传递功率，减少对油气层渗透率的损害即保护油气层。,45,C1 钻（完）井液化学与水泥浆化学,水泥浆化学 研究对象：以水泥为分散相基质，添加水泥外加剂和外掺料，以水为分散介质配制的固井流体。功能：固定和保护套管，保护高压油气层，封堵严重漏失层易坍塌等复杂层。,46,C1 钻（完）井液化学与水泥浆化学,海洋油田特点 海水总矿化度3.5%（渤海一般3.0%），能抑制水化膨胀，但配浆困难，需要抗盐处理剂。,47,C2 钻（完）井化学处理剂,特点和要求单剂多功能、多剂同功能，协同作用。性能满足要求、安全

26、必须保证、成本适度低 廉、方便现场使用，环保不能忽视。2 标准 海洋石油在国际合作的背景下，多自觉采用 API标准。,48,C2 钻（完）井化学处理剂,3 处理剂介绍3.1 泥浆添加剂 3.1.1 无机处理剂作用离子交换,如 Ca2+土+2Na+2Na+土+Ca2+；pH值调节,各种碱、铝盐、铁盐；分散作用，NaOH、Na2CO3调节Na+/Ca2+比，拆散网络，改善流动性；控制絮凝，絮凝黏土、抑制水化膨胀；沉淀作用，除去多余离子；络合作用，保持离子浓度、解除老化；成盐作用，腐植酸等需成盐才能溶解、黏土吸附，起到稀释降滤失作用；水解作用，聚丙烯腈碱性水解才能抗温降滤失；形成溶胶，铝盐、铁盐水解

27、后形成溶胶或粘稠沉淀，降低滤失提高稳定性；抑制溶解，盐水控制同离子矿物溶解，保持井径规则；胶凝作用，水玻璃堵漏；调节密度，重晶石方铅矿磁铁矿。,49,C2 钻（完）井化学处理剂,举例A 碱氢氧化钠：控制pH值、沉淀钙镁离子、与有机酸成盐增加水溶性、促进黏土分散；氢氧化钾：与氢氧化钠相似但抑制黏土分散、防塌；B 碳酸盐碳酸钠：改善水化分散、控制pH值、沉淀钙离子；碳酸氢钠：同上；碳酸钙：超细颗粒做油层暂堵剂；碳酸亚铁：酸溶性加重剂,可至2.2g/cm3；碳酸钡：代替重晶石做加重剂；,50,C2 钻（完）井化学处理剂,C 氯化物氯化钠：提高矿化度、防止泥岩水化、提高密度黏度和切力；氯化钾：提供K+

28、离子、减少黏土层间水化、稳定井壁；D 硫酸盐硫酸钠：沉淀钙离子；硫酸钡：加重剂；E 磷酸盐六偏磷酸钠：络合、水解；磷酸三钠：除钙剂、黏土分散剂、软水剂；,51,C2 钻（完）井化学处理剂,F 其它硅酸钠：水解成胶促进沉砂、胶凝堵漏、沉淀钙镁铁离子堵漏；碱式碳酸锌：清除硫化氢；海绵氧化铁：清除硫化氢；方铅矿：加重剂；钛铁矿粉：加重剂，酸化后可解堵；溴盐：溴化钙溴化锌做液体加重剂；石墨粉：改善泥饼润滑性；石棉粉：提高携砂能力；磷酸氢二铵：防腐剂；亚硫酸钠：除氧剂；甲酸钾、乙酸钾：与各种处理剂相溶性好，钾离子质量分数高；磷酸钾：强碱性、有防塌效果。等等,52,C2 钻（完）井化学处理剂,3.1.2

29、有机处理剂作用降滤失作用：在黏土表面吸附形成溶剂化层，阻止黏土颗粒间接触，低速梯下结构黏度高，有很强聚集稳定作用；高分子化合物吸附保护、高浓度桥接成网，使黏土颗粒保持适当分散性，形成致密而薄的滤饼，降低滤失。稀释作用：黏土颗粒水化强的部分与水化弱的部分会局部黏结形成网状结构，包住大量自由水。稀释剂优先吸附于黏土颗粒边缘水化弱的地方，其亲水基的水化增加这些地方的水化层，削弱或拆散黏土颗粒间网状结构和流动摩擦力，降低钻完井液的黏度和切力。另外还可以抑制钻屑水化膨胀和分散，减少固体颗粒数目，降低黏度、提高流动性。,53,C2 钻（完）井化学处理剂,乳化作用：略。絮凝作用：通过吸附把固体颗粒桥接在一起

30、降低黏土颗粒亲水性或引起憎水化，促进黏结。低固相不分散钻完井液要求高分子絮凝剂要具有选择性，即只絮凝造浆率低的黏土和钻屑而不絮凝造浆率高的膨润土。增稠作用：分子链长、分子可变形、分子间作用力大的部分水解聚丙烯酰胺、高粘CMC等有增稠作用。起泡作用：磺酸盐等阴离子表面活性剂可用于低压地层泡沫钻完井液。消泡作用：油溶性非离子表面活性剂、异辛醇、硬脂酸铝、杂醇油、硅油可做钻完井液消泡剂。减摩、防卡、解卡：在混油情况下，OP、EL等表面活性剂能吸附在黏土与钻柱表面并吸附一层油膜，减少钻柱与滤饼间摩擦，有利于防卡和解卡。,54,C2 钻（完）井化学处理剂,举例 1）稀释剂:分子量5000-8000的聚丙

31、烯酸盐及丙烯磺酸盐共聚物，2）降滤失剂:乙烯基单体共聚物，聚丙烯酸盐，抗盐抗钙耐温，比较适用 于海水钻完井液；3）增粘剂：HV-CMC，抗盐抗钙，适用于海水钻完井液；4）乳化剂和润湿剂：烷基苯磺酸钙石油磺酸盐等 5）页岩抑制剂（防塌剂）：聚丙烯酸钾K-HPAM，水解度30-40%，抗盐 增粘降滤失 6）堵漏剂，脲醛树脂硅藻土等化学堵漏剂 7）絮凝剂，小阳离子还可做页岩抑制剂，增稠，可用于海水钻完井液 8）润滑剂，以白油为基础油，复配多种表活剂或辛醇硫酸铝SPAN-40 等，无荧光后者还能消泡 9)消泡剂，甘油聚醚、硬脂酸铝、辛醇、SPAN-40及其复配物，硅油。10)发泡剂、PH控制剂、解卡剂

32、、加重剂、杀菌剂等。,55,C2 钻（完）井化学处理剂,3.2水泥外加剂1）促凝剂：减少水泥浆稠化时间，提高水泥早期强度。常用硫酸盐、碱、草酸、三乙醇胺、甲酸钙及复合体系等。2）缓凝剂：延缓水泥浆稠化时间。包括木质素磺酸盐及其衍生物、羟基羧酸盐、糖类、改性淀粉、纤维素衍生物、有机膦酸盐、磷酸硼酸等无机酸及盐、氧化锌氧化铅等。3）减阻剂（分散剂）：减少水泥浆稠度、分散水泥浆体。包括木质素磺酸盐及其衍生物、芳烃磺酸盐甲醛缩合物、水溶性蜜胺树脂、磺化乙烯基聚合物、羟基羧酸盐等。,56,C2 钻（完）井化学处理剂,4）膨胀剂：使水泥石产生微小体积膨胀，促进胶结。硫酸盐、铝酸盐，氧化钙、氧化镁，铝粉加气

33、膨胀剂。5）降滤失（降失水）剂：膨润土沥青等颗粒材料、纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、乙氧基单体共聚物、阴阳离子和两性聚合物。6）密度调整外掺料：膨润土、水玻璃、火山灰、硬沥青，盐类加重剂等。7）防漏外掺料：基本同3.1.,57,四、采油化学剂C1 酸化压裂化学剂,1 酸（盐酸、氢氟酸、磷酸、硫酸、氨基磺酸、低分子羧酸）潜酸（酯、氯代烃、卤盐、酰卤、酸酐、氟硼酸）2 缓速剂 延缓酸液与地层反应速度的化学剂。分两类：易吸附的阳离子表面活性剂和两性表面活性剂，用量0.001-0.04%。聚合物：XC、PAM、聚乙吡咯烷酮PVP、PDMDAAC，用量0.001-0.05%，使酸稠化减小氢离子扩散速度，适合高

34、黏土地层。,58,C1 酸化压裂化学剂,3 缓蚀剂 低温低浓酸（80、15%）：甲醛。低温高浓酸（80、15%）：肉桂醛、含氮化合物（胺盐、季铵盐、吡啶盐）。中温高浓酸（80-120、15%）：炔醇及其与含氮化合物复配物。高温高浓酸（80-120、15%）：曼其尼碱（醛或酮与胺的反应产物）及其与炔醇含氮化合物复配物、苯并唑。增效剂卤化亚铜、卤化锑、酒石酸锑钾等。,59,C1 酸化压裂化学剂,铁离子稳定剂 Fe2+pH大于7.7水解沉淀,Fe3+pH大于2.2水解沉淀，而乏酸通常pH为4-6。络合剂或螯合剂：乙酸（66），柠檬酸（CA）、次氮基三乙酸（NTA）、EDTA等（200）；还原剂：异抗

35、坏血酸（EA）最有效同时是螯合剂，效果优于CA和EDTA。抗乳剂 聚醚破乳剂和低分子醇醚互溶剂（减少界面吸附）。润湿反转剂 聚醚/醇醚表面活性剂和低分子醇醚互溶剂都可加入后置液中使用。转向剂-暂堵剂 封堵高渗层。粒状堵剂（苯甲酸、氨基磺酸、HEC、松香等），以后油/水溶解；冻胶堵剂（硼冻胶等）破胶剂在一定时间后破坏冻胶；泡沫（表面活性剂起泡剂，用量0.01-0.1%）,60,C1 酸化压裂化学剂,防淤渣剂 美国人研究证明，30%的原油与酸接触后都有酸渣形成，其主要成分是沥青和胶质的沉淀，同时CaCl2的存在会使情况加重。温度高、酸度大、铁离子浓度高更易形成淤渣，盐酸比有机酸更易形成淤渣。有三种

36、方法可以解决问题：1）采用油/酸乳化液或芳烃段塞，2）添加油溶性表面活性剂等防淤渣剂，3）铁离子稳定剂由于减少了Fe离子与胶质沥青质极性基团的结合，也能够减少酸渣形成。,61,C1 酸化压裂化学剂,粘土稳定剂 有机阳离子聚合物。助排剂 表面活性剂(阳离子、非阳离子、两性等)；增能剂(高压氮气)。稠化剂 依体系不同（聚合物、W/O、O/W、泡沫、冻胶），实际上各种乳化剂、聚合物都可做为稠化剂。支撑剂 粒径的多种无机颗粒。破胶剂与交联剂 破胶剂作用与交联剂相反，通过氧化、螯合、降解等化学反应破坏冻胶，如过氧化物、潜酸等。,62,C2 调堵化学剂,赵老师的采油用剂讲的很全面，可以分为：渗透面调剖剂，

37、近井地带调剖剂，远井地带调剖剂，油井堵水剂。,63,C2 调堵化学剂,1 渗透面调剖剂 用量很少，只适用于高低渗透层间有致密隔层或垂直渗透率远小于水平渗透率的地层，或用于不符合以上条件的地层的初期调剖。作用机理是调剖剂粒径大于孔径是滤饼堵塞和调剖剂粒径为孔径的1/3以上又小于孔径时架桥堵塞。主要是一大类固体分散体的悬浮体，包括氧化钙、水泥、黏土、聚乙烯醇等水溶性聚合物交联水膨体。,64,C2 调堵化学剂,2 近井地带调剖剂 用于井眼附近约5米内的封堵，通常使用单液法。地层按渗透率高低吸收调剖剂，调剖剂变为封堵物质时，高渗透层产生较大封堵。重要的调剖剂包括：1）硫酸，浓酸与碳酸钙反应生成硫酸钙，

38、然后析出在适当位置。2）多硫化合物溶液，高温或低pH下产生单质硫沉淀。3）盐酸-硫酸盐溶液，同1）类似。4）硅酸凝胶，由水玻璃和活化酸形成。5）聚丙烯酰胺甲醛冻胶或酚醛冻胶，单体注入共聚交联。6）铬、铝、锆、钛、硼冻胶，天然或合成聚合物用多核羟桥络离子交联，可用氧化还原或pH（酸反应或酯水解）控制反应。7）酚醛树脂，,65,C2 调堵化学剂,3 远井地带调剖剂用量大，泵入时间长，主要使用双液法（两种工作液加隔离液）。1）沉淀型，形成无机或有机沉淀，耐温耐盐。2）凝胶型（无机），如水玻璃和硫酸铵。3）冻胶型（有机），如HPAM与柠檬酸铝。4）泡沫型，如起泡剂与CO2。5）絮凝体型，如黏土悬浮体与

39、聚丙烯酰胺。6）注意问题：隔离液可用馏分油或水，最好多单元处理，第一工作液黏度应大于第二工作液黏度，多单元处理隔离液宜越来越大，低浓度聚合物和交联剂组成的胶体分散体冻胶（CDG）也可用（成本较低）。,66,C2 调堵化学剂,4 油井堵水剂 油井产水来源有3种：沿高渗透层进入的注入水，沿高渗透层进入的边水，来自锥进的底水。,67,C2 调堵化学剂,4.1 选择性堵水剂1)部分水解聚丙烯酰胺(HPAM):降低岩石对油的渗透率10%,降低岩石对水的渗透率90%。2）部分水解聚丙烯腈（HPAN）：多与交联剂醛氯化铁等一起使用。3）阴阳非三元共聚物，如AM/AMBTAC共聚水解物、AM/DADMC共聚水

40、解物，封堵能力好于HPAM。4）水基泡沫：水+磺酸盐+稠化剂+气体5）稠化水玻璃：水玻璃醇溶液+HPAM水溶液。6）脂肪酸皂、松香酸皂、环烷酸皂等：适用于高含Ca2+Mg2+地层。7）油基水泥。8）单宁。9）水基酚醛树脂，油基聚氨酯10）油基活性稠油，溶有乳化剂的稠油。11）水基水包稠油，最好用阳离子表活剂。12）偶合油基稠油，稠油加低分子酚醛树脂。,68,C2 调堵化学剂,4.2 非选择性堵水剂 1）树脂型，2）冻胶型，3）凝胶型，4）沉淀型 强度1）2）4）3），成本1）2）4）3）。4.3 防底水锥进搁板 选择性堵水剂与非选择性堵水剂均可使用。,69,C3 驱油化学剂,1 聚合物1.1

41、聚丙烯酰胺 驱油用HPAM分子量为100万-2000万,一般认为分子量越高溶液黏度越大,效果越好。存在3个问题：1）溶解速度慢，海上解决方法：采用特殊分散装置和在线熟化工艺；使用改性的聚合物。2）降解，地层温度不超过93，减少注入剪切，溶解前除氧。3）盐敏，引入强亲水基团，提高耐盐性。,70,C3 驱油化学剂,2 表面活性剂1）石油磺酸盐：耐温、不耐盐和高价金属离子，便宜但组分变化大。2）合成磺酸盐（烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、-烯烃磺酸盐）：耐盐和高价金属离子，组分固定性能稳定。3）石油羧酸盐：较耐盐和高价金属离子。4）助表面活性剂（尿素、醇醚等）与牺牲剂（碱性物质、多元羧酸极其盐、PE、P

42、G、PVP、CMC、木质素磺酸盐等）。3 碱 氢氧化钠、原硅酸钠、硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠等。碱驱产生的表活剂的亲水亲油平衡需用氯化钠等盐来调节。,71,C3 驱油化学剂,4 存在问题 后处理问题，见破乳剂部分。,72,C4增产增注化学剂,1 清防蜡剂1.1 石油蜡的化学组成及性质 油管结蜡的主要成分是固体烃类化合物，由C16H24到C64H120的烷烃和环烷烃类化合物组成，其中还可能夹杂胶质、沥青质、水及机械杂质等。1.2 油井结蜡的影响因素1)原油组分和温度的影响 原油中所含轻质馏分愈多，蜡的结晶温度就越低，保持溶解状态的蜡量就越多。2)压力和溶解气的影响 在压力低于饱和压力的条件下，由于

43、压力降低时油中的气体不断分离出来，降低了对蜡的溶解能力，使初始结晶温度升高。另外溶解气从油中分出时还要膨胀、吸热，使油流温度降低有利于蜡晶析出。,73,C4增产增注化学剂,3)原油中胶质和沥青质的影响 原油中胶质可吸附于石蜡表面上，阻止结晶继续增大，随其含量的增加，表现为蜡结晶温度的降低；沥青质对石蜡晶体起着良好的分散作用。因此由于胶质、沥青质的存在，石蜡晶体在原油中分散比较均匀，不易聚集结蜡；但是当沉积在管壁上的蜡中含有胶质、沥青质时将形成硬蜡，不易被油流冲走。4)原油中机械杂质和水的影响 油中机械杂质如细小砂粒等可成为石蜡析出的结晶核心，石蜡晶体易于聚集长大，使结蜡加速。原油含水增高时，由

44、于水的热容量大于油，可减少液流温度的降低，另外由于含水量增加后易在油管壁形成连续水膜，不利于蜡的沉积。因此随着油井含水量的增加，结蜡程度有所减轻，一般当含水量高于35时，结蜡会很少。,74,C4增产增注化学剂,5)液流速度、管子表面粗糙度和表面性质的影响 一般高产井没有低产井结蜡严重，这是因为高产井的压力高，脱气少，使得蜡初始结晶温度较低；同时液流速度大，井筒中热损失小，使油流在井筒内保持较高的温度，蜡不易析出。即使有蜡晶析出，也易被高速油流带走而不会沉积在管壁上。油管壁的表面性质对结蜡也有很大影响。管壁粗糙蜡晶体容易粘附在上面形成蜡，管壁越光滑越不易结蜡。管壁表面亲水性越强越不容易结蜡。6）

45、结蜡位置 自喷井结蜡严重的地方不是井口，而是在油管的一定深度。抽油井最容易结蜡的地方是在深井泵的阀罩和进口处，或在泵筒以下尾管处。,75,C4增产增注化学剂,1.4 油井防蜡的方法 油井防蜡措施一是通过控制油流的温度、压力降低来保持油对蜡的溶解能力，防止石蜡从油中析出；二是通过各种物理化学方法防止析出和管壁粘附，主要是：提高油流速度，采用加衬油管或内涂油管，强磁防蜡，化学防蜡，热防蜡。,76,C4增产增注化学剂,化学防蜡 1)溶剂型清防蜡剂 溶剂法是通过提高原油对蜡的溶解能力，不仅可以抑制蜡结晶析出而且是清除结蜡的最有效的方法。2）稠环芳香烃防蜡剂3）表面活性剂清防蜡剂 油溶性活性剂型防蜡剂主

46、要为石油磺酸盐等；水溶性活性剂型防蜡剂主要是季铵盐、吐温表面活性剂、平平加等聚醚及其硫酸酯等。与溶剂型清防蜡剂结合，可以作成O/W乳液型清防蜡剂，提高效果及安全性能。,77,C4增产增注化学剂,4）高分子聚合物防蜡剂（石蜡结晶改进剂、降凝剂）一些具有石蜡结构链节的、支链线型的油溶性高分子聚合物，在浓度很低的情况下，就能够形成遍及整个原油体系的网络结构。石蜡微晶（晶核）析出时优先吸附在网络结构上，但晶体结构改变，不能聚结长大，很易为油流带走；同时也减少了石蜡在钢铁表面的沉积，从而达到防蜡目的。国内外主要采用聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯和乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物等，使用浓度一般为5200mg/l。因为

47、其防蜡原理是通过与原油蜡的共结晶来改变蜡晶状态，所以这种防蜡剂必须在高于原油析蜡点（粘温曲线的转折点）的温度下加入。,78,C4增产增注化学剂,1.5 油井清蜡工艺技术机械清蜡技术 定期刮蜡适应于自喷井和斜井清蜡，施工简单，成本低。热力清蜡技术 主要用热介质加热循环清蜡。常用的有热洗锅炉车、空心抽油杆和热载体水力活塞泵及热油循环清蜡等。适用于自喷、抽油井和各种定向井、丛式井及原油粘度高、蜡性复杂的油井。,79,C4增产增注化学剂,化学清蜡技术 参见。化学方法工艺简单、清蜡彻底、成本较低、有效期长、适用范围广，是一种很有前途的清蜡方法。油基清蜡剂：主要为芳烃、石油烃+互溶剂+少量表面活性剂。优点

48、是作用快效果好，缺点是有毒、易燃、不够安全。水溶清蜡剂：主要是表面活性剂+互溶剂+水+少量碱。优缺点与油基清蜡剂相反。混合型清蜡剂：实际上是O/W型清蜡剂，结蜡层段破乳，分出两种清蜡剂同时作用。加热剂：NaNO2+NH4NO3N2+NaNO3+2H2O 反应在pH为5时快而为8时慢，可在化学清蜡剂前注入而结合使用。1.5.4 微生物清蜡技术,80,C4增产增注化学剂,2 降粘剂2.1 降粘开采稠油的必要性和可行性稠油由于粘度大，流动性差，给开采带来许多困难：抽油机/电泵的负荷大，耗电量大，机械事故(如断抽油杆、断悬绳等)增加，作业频繁；作业困难，有时连抽油杆也下不去，影响正常生产；地面管线回压

49、高，原油外输困难；原油脱水和污水净化困难。用乳化降粘法开采稠油是将活性剂水溶液注到井下，使高粘度的稠油转变为低粘度的水包油乳状液采出：,81,C4增产增注化学剂,水包油乳状液的粘度只与水的粘度（很低，500C时为0.55mPas）有关，而与油的粘度无关。这是由于水处于连续状态，而油处于分散状态。水包油乳状液的粘度随油在乳状液中所占的体积分数增加而指数地增加，即乳状液粘度受油在乳状液中所占的体积分数的影响很大。稠油乳化降粘的条件是：乳化后能够形成水包油的乳状液；油在乳化液中所占的体积分数（或油水体积比）不能太大，否则，即使是水包油乳状液，它的粘度也会提高。,82,C4增产增注化学剂,稠油乳化降粘

50、可使用下列表面活性剂作乳化剂，这些活性剂的HLB值都在78的范围内：烷基磺酸钠（AOS）和烷基苯磺酸钠（ABS）；聚氧乙烯烷基醇醚(聚合度大于10)和聚氧乙烯烷基苯酚醚(聚合度大于10)；聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚（BP2040，聚醚型）；聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺（AE或AP，聚醚型）；聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐。乳化利不一定外加，例如用氢氧化钠将原油含有的环烷酸和沥青质酸皂化后即可作为水包油型乳化剂。,83,C4增产增注化学剂,稠油乳化降粘形成的乳状液不需要十分稳定，只要达到流动时分散的要求就够了。活性剂使用浓度在 0.020.5%故范围。若油层水的矿化度高，活性剂的浓度就要大些。稠油对水的体