《油田化學(xué)》復(fù)習(xí)題及答案[驕陽書苑]

1、一、名詞解釋。1. 鋁氧八面體：一個(gè)鋁原子與六個(gè)氧原子構(gòu)成的鋁原子在中間,氧原子在六個(gè)頂點(diǎn)的八面體結(jié)構(gòu)。2. 晶格取代：晶格中發(fā)生離子取代而晶體結(jié)構(gòu)不變。 3. 速凝劑：縮短水泥漿凝固時(shí)間，加速硬化過程，可以縮短開鉆時(shí)間，減少失水，防止氣竄。4. 表面活性劑：少量存在就能降低水的表面張力的物質(zhì)稱為表面活性劑。5. 乳狀液：一種液體以細(xì)小液滴分散在另外一種互不相溶的液體中所形成的分散體系，稱為乳狀液。6. 稠油：指在油層溫度下脫氣原油的粘度超過100MPa.S原油。7. 雙液法調(diào)剖：向油層注入由隔離液隔開的兩種可相互發(fā)生反應(yīng)的液體，當(dāng)將這兩種液體向油層內(nèi)部推至一定距離，隔離液將變薄至不起隔離作用

2、，而這兩種液體就可發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生封堵地層的物質(zhì)。8. 取代度：指在纖維素分子每個(gè)鏈節(jié)上有三個(gè)羥基，羥基上的氫被取代而生成醚的個(gè)數(shù)。也稱作醚化度。9. 凍膠：就是高聚物分子在外界條件作用下相互聯(lián)結(jié)而成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙中填滿了液體。10.油井結(jié)蠟：在采油過程中，由于地層溫度壓力降低以及輕質(zhì)烷烴的逸出，溶解在原油中的石蠟會(huì)以晶體的形式析出，并依附在油管壁、套管壁、抽油泵以及其它采油設(shè)備上，形成蠟沉積物。11.臨界膠束濃度：表面活性劑形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。12.注水井調(diào)剖：在注水井注入化學(xué)劑、降低高滲透層段的吸水量，從而相應(yīng)提高注水壓力，達(dá)到提高中、低滲透層段吸水量，改善

3、注水井吸水剖面，提高注入水體積波及系數(shù)，改善水驅(qū)狀況的方法。13.聚合度：聚合物分子所含單體單元的數(shù)目稱為聚合度。14.單體：合成高分子的原料稱單體。15.表面活性劑HLB值：表面活性劑的親水能力與親油能力的平衡關(guān)系值，是一個(gè)相對(duì)的數(shù)值，HLB值越小，親油性越強(qiáng)；HLB值越大，親水性越強(qiáng)。16.稠環(huán)芳香烴：有兩個(gè)或兩個(gè)以上的苯環(huán)分別共用兩個(gè)相鄰的碳原子而成的芳香烴。17.交聯(lián)劑：能使線型高分子化合物產(chǎn)生交聯(lián)的物質(zhì)叫交聯(lián)劑。18.單液法：指向油層注入一種液體，這種液體所帶的物質(zhì)或隨后變成的物質(zhì)可封堵高滲19.透層或大孔道稱為單液法。20.界面：相與相之間的接觸面。21.波及系數(shù)：驅(qū)油劑波及到的油

4、層體積與整個(gè)油層體積之比。 22.滲透水化：由于濃度差引起的遠(yuǎn)程的粘土與水之間的作用。 24.相：是指在沒有外力作用下，物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同、成分相同的均勻物質(zhì)的聚集態(tài)。25.流度：是流體流過孔隙介質(zhì)能力的量度。它的數(shù)值等于孔隙介質(zhì)的有效滲透率與流體粘度的比值。26.晶層：由于單元晶格的大小相近似，四面體片和八面體片很容易沿C軸迭合而成為同一的結(jié)構(gòu)層，這樣的結(jié)構(gòu)層稱為單元結(jié)構(gòu)層，簡(jiǎn)稱晶層。27.吸附：物質(zhì)在兩相界面上自動(dòng)濃集（界面濃度大于體液濃度）的現(xiàn)象，稱為吸附。28.堵漏劑： 防止鉆井液漏失進(jìn)入地層，果木殼、云母、礦渣、DF-1（單向壓力封閉劑）。29.潤(rùn)滑劑：lubricant：減少鉆

5、具與井壁的摩擦阻力，降低扭矩，減少磨損和提高有效馬力，減少卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。動(dòng)植物油改性。二、判斷正誤題。正確的用（T）表示，錯(cuò)誤的用（F）表示。1 粘土顆粒分散度越高，CEC值（陽離子交換容量）越大。（T ）2 水泥漿轉(zhuǎn)化為水泥石需經(jīng)過水化、凝結(jié)和硬化三個(gè)過程。（T ）3 CMC（羧甲基纖維素鈉鹽）可作水泥的降失水劑和促凝劑。（F ）4 用Mw/Mn可表示聚合物的多分散性。（T ）5 酸化時(shí)用鹽酸是為了溶解粘土礦物。（F ）6 調(diào)剖和堵水的都可以解決油井出水問題。（T ）7 酸化時(shí)酸化過渡會(huì)引起油井出砂。（ T）8 單液法和雙液法堵水的工藝不同。（ T）9 離子交換吸附反應(yīng)是同號(hào)離子之間相互交換。（

6、 T）10.表面活性劑分子中同時(shí)存在易溶于水的親水基和易溶于油的親油基。（T ） 11高嶺石的基本結(jié)構(gòu)層是由一個(gè)硅氧四面體片和一個(gè)鋁氧八面體片結(jié)合而成，屬于1： 1層型粘土礦物。 （ T ） 12乙醇、乙酸能使表面張力降低，所以可以做為表面活性劑使用。 （ F ） 13稠油是指在油層溫度下脫氣原油的粘度超過1000mPa的原油。 （ F ） 14水溶性表面活性劑是通過改變結(jié)蠟表面的性質(zhì)而起防蠟作用的。 （ T ） 15油溶性表面活性劑主要是改變蠟晶表面性質(zhì)而起防蠟作用。 （ T ） 16平均分子量和分子量分布是控制高聚物性能的重要指標(biāo)。 （ T ） 17膨潤(rùn)土的主要成分是蒙脫石，因此膨潤(rùn)土也曾

7、被定義為含有不少于85%蒙脫石的細(xì)顆粒粘土礦物。 （ T ） 18分散性降粘劑主要是高價(jià)陰離子，以天然聚合物改性產(chǎn)品為主，主要有丹寧類、木質(zhì)素磺酸鹽類等。 （ T ） 19常用的油井水泥緩凝劑有木質(zhì)素磺酸鈣(D13,150OC,0.1-1.5%)，CMHEC,高濃度的NaCl（可至飽和），纖維素(D8,0.05-0.5%)，羥基有機(jī)酸（D30,0.2%） （ T ） 20. 對(duì)于HPAM，絮凝最佳的PH值是在78范圍。 （ T ）21.粘土表面的負(fù)電荷完全是由晶格取代產(chǎn)生的。（ F ）22.鉆井液降濾失劑主要是用來維持鉆井液穩(wěn)定性的。 （F）23.LS（木質(zhì)素磺酸鹽）可作水泥的分散劑和緩凝劑。

8、 （T）24.HLB值是選擇表面活性劑的唯一依據(jù)。 （F）25.酸化時(shí)用氫氟酸是為了溶解粘土礦物。（ T ）26.陽離子表面活性劑主要用作洗滌劑。（ F ）27.沉淀法和HPAM選擇性堵水都是通過化學(xué)反應(yīng)堵塞水層起到堵水作用的。 （F）28.無機(jī)鹽類粘土防膨劑以鉀鹽防膨能力最好。（ T ）3、 填空題。1、 降濾失劑主要包括 褐煤 、 CMC 、 瀝青 。2、 粘土表面所帶的電荷分為 正電荷、可變負(fù)電荷、永久負(fù)電荷 。3、 表面活性劑分子的親油基碳鏈越長(zhǎng)，相外吸引力越大，凈吸引力越小，溶液表面張力下降得越多。4、 常用的平均分子量的表示方式有：數(shù)均分子量、重均分子量、Z均分子量、粘均分子量。5

9、、 油井水泥主要含有的幾種礦物是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣。6、 燒堿主要用于調(diào)節(jié)鉆井液的PH值，或者與丹寧、褐煤等酸性處理劑一起配合使用，使其有效成分溶解發(fā)揮作用。7、 木質(zhì)素磺酸鈉的主要作用是防止水泥過快凝結(jié)，延長(zhǎng)水泥漿稠化時(shí)間。8、 粘土顆粒的幾種連接方式是 面面 , 邊面, 邊邊 連接。9、 粘土礦物的基本構(gòu)造單元是 硅氧四面體、 硅氧四面體片 。10、 最常見的三種粘土礦物分別為 高嶺石、伊利石、蒙脫石 。11、 水泥漿轉(zhuǎn)化為水泥石需經(jīng)過 水化 、 凝結(jié) 和 硬化 三個(gè)過程。12、 在相同濃度下，無機(jī)鹽類粘土防膨劑以 鉀鹽 防膨能力最好。13、 粘土礦物的基本構(gòu)造單元是 硅氧四面體

10、、 硅氧四面體片 。14、 按鉆井液材料的化學(xué)性質(zhì)和組成分類，鉆井液可分為 鉆井液原材料、無機(jī)處理劑 、有機(jī)處理劑、表面活性劑 。15、 表面活性劑形成膠束的最高濃度稱為 臨界膠束濃度 。16、 通常將鉆井液濾失量可分為三種類型，分別為 瞬時(shí)濾失量、靜態(tài)濾失量、動(dòng)態(tài)濾失量 。17、 注水井調(diào)剖法通常分為兩種： 單液法 、 雙液法 。18、 HLB代表親水親油能力的 平衡 關(guān)系，HLB是一個(gè) 相對(duì) 值。通常將親油性強(qiáng)的油酸的HLB值規(guī)定為 1 ，而將親水性強(qiáng)的油酸鈉的HLB值規(guī)定為 18 。19、 硅酸鈉俗名水玻璃、泡花堿，分子式為Na2O.nSiO2，n稱為水玻璃的模數(shù)。n值在3以上的稱為 中

11、性水玻璃 。20、 結(jié)蠟分成三個(gè)階段 析蠟階段 、 蠟晶長(zhǎng)大階段 、 沉積階段 。21、 鋁氧八面體是一個(gè)鋁原子與六個(gè)氧原子構(gòu)成的鋁原子在中間,氧原子在六個(gè)頂點(diǎn)的八面體結(jié)構(gòu).四、寫出下列表面活性劑的分子式，并指出表面活性劑的類型以及用途。1 十六烷基磺酸鈉 答：陰離子型表面活性劑;用途:乳化劑; 2. 對(duì)十四烷基苯磺酸鈉 答： 陰離子型表面活性劑；用途:抑制腐蝕; 3.溴化十六烷基吡啶; 陽離子型表面活性劑;用途:起泡劑;五、簡(jiǎn)答題。1、在鉆井過程中鉆遇某一油層發(fā)生縮徑，經(jīng)分析該層巖石粘土礦物中含有蒙脫石65%、伊利石20%和高嶺石15%，請(qǐng)利用粘土礦物結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)予以解釋并提出你的解決方案

12、。(20分).答：粘度的礦物結(jié)構(gòu)：1. 高嶺石晶層構(gòu)造：一層T和一層O組成；所有的T的尖頂都朝著同樣的方向指向鋁氧八面體。Si-O四面體和Al-O八面體由共用的氧原子連結(jié)在一起。這種礦物就是上述層片在C軸方向一層層地重疊，而在a、b方向無限延伸所形成。層與層之間有氫鍵，因而晶胞間聯(lián)結(jié)緊密，晶格底面距僅為7.2。這就決定了高嶺石的性質(zhì)：陽離子交換容量小，35meq/g，水分不易進(jìn)入晶層中間，為非膨脹性粘土礦物，水化性能差，造漿性能不好。2. 蒙脫石晶體構(gòu)造：由兩層硅氧四面體片夾一層鋁氧八面體片組成。即TOT型。每個(gè)四面體頂端的氧都指向構(gòu)造層的中央，而與八面體共用。同高嶺石一樣，構(gòu)造單位沿a、b軸

13、方向無限沿伸，同時(shí)沿c軸方向一層層重疊。由于晶胞兩邊均為氧，晶胞間以分子間作用力連接，晶胞間連接不緊密，水分子易進(jìn)入兩個(gè)晶胞間發(fā)生膨脹。水化分散性較好。3. 伊利石伊利石晶體構(gòu)造同蒙脫石。但伊利石中硅氧四面體中有較多的硅被鋁取代，取代所缺的正電荷由處在相鄰兩個(gè)硅氧層之間的K+補(bǔ)償。因?yàn)镵+存在于晶層之間，并進(jìn)入相鄰氧層的孔穴中不易脫去，使晶胞間拉得很緊，水分不易進(jìn)入層間，也就不易發(fā)生膨脹。（K+離子的直徑為2.60 ，而硅氧四面體所連成的六角氧環(huán)其內(nèi)切圓直徑為2.66 ，二者相近。）由于該層巖石粘土礦物中含有蒙脫石65%、伊利石20%和高嶺石15%。蒙脫石的含量很高，巖層很容易水化膨脹，導(dǎo)致巖

14、石中的粘土礦物體積增大，井眼空間體積縮小。這樣在鉆井的過程中就很容易發(fā)生縮徑。 14分對(duì)于這種地層就要采取抑制粘土水化膨脹的措施。可加入無機(jī)鹽比如KCl，壓縮粘土顆粒表面的雙電層，減少粘土顆粒表面雙電層斥力，從而起到抑制井眼縮徑發(fā)生。 2、粘土防膨劑的類型，請(qǐng)舉出3種并說明其原理答：1酸：無機(jī)酸(HCl、NH2SO3H等)和有機(jī)酸(甲酸、乙酸等)。原理：氫離子與粘土表面陽離子交換，使之轉(zhuǎn)化為氫土。而氫離子水化半徑小，易與粘土表面接近，壓縮了粘土表面擴(kuò)散雙電層，使粘土不易水化膨脹和分散。 2、鹽：NaCl、KCl、NH4Cl、CaCl2等。機(jī)理：鹽在水中離解產(chǎn)生的陽離子吸附于粘土表面，使粘土表面

15、的擴(kuò)散雙電層受到壓縮，負(fù)電性減弱，減少了粘土顆粒間的靜電斥力，從而使粘土膨脹受到抑制。K+和NH4+防膨效果優(yōu)于其它陽離子。3多核羥橋絡(luò)離子：羥基鋁、羥基鋯等三價(jià)或三價(jià)以上的金屬離子(如Al3+、Cr3+和Zr3+、Ti4+等)在一定條件下，組成多核羥橋絡(luò)離子，具有很高的正電價(jià)，而且其結(jié)構(gòu)與粘土相似，所以能緊密地吸附在粘土表面上，有效地抑制粘土膨脹。4陽離子活性劑：主要是水溶于銨鹽活性劑，如：季銨鹽，吡啶鹽等。機(jī)理：陽離子活性劑可吸附于帶負(fù)電的粘土表面，中和粘土表面的負(fù)電荷，形成吸附層，抑制粘土膨脹。5陽離子聚合物：主要是能在水中解離出帶正電基團(tuán)的水溶性聚合物。機(jī)理：帶正電的聚合物多點(diǎn)吸附于粘

16、土表面，中和負(fù)電荷，抑制粘土膨脹。3、FCLS有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：（1） 由于鐵鉻鹽分子中有磺酸基，F(xiàn)e2+和Cr3+與木質(zhì)素磺酸鹽又形成了較穩(wěn)定的螯合物，所以鐵鉻鹽是一種抗鹽、抗鈣的有效降粘劑；能用于淡水、海水和飽和鹽水鉆井液中，并可用于各種鈣處理鉆井液中（2） 因?yàn)榉肿又谢撬峄牧蛟又苯优c碳原子相連，加上鐵和鉻離子與木質(zhì)素磺酸之間有螯合作用（木質(zhì)素磺酸分子與金屬離子絡(luò)合時(shí)，一個(gè)分子同時(shí)有兩個(gè)官能團(tuán)與同一個(gè)離子絡(luò)合稱螯合），所以鐵鉻鹽的熱穩(wěn)定性很高，可以抗150以上的高溫。（3） 鐵鉻鹽的水溶性決定于其磺化度，磺化度高，水溶性大。（4） 對(duì)鉆井液有稀釋作用缺點(diǎn)：（1） 使用時(shí)鉆井液的PH

17、值要高，稀釋效果才更好，這是不利于井壁穩(wěn)定的。（2） 使用時(shí)引起鉆井液發(fā)泡。（3） 鐵鉻鹽含重金屬鉻，在制造和使用過程中造成環(huán)境污染，這與環(huán)境保護(hù)的要求是相違背的。由于這一原因，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)禁止使用鐵鉻鹽。4、酸處理常用酸有哪些?試舉3種酸并說明其作用。答：主要有HCl、氫氟酸、土酸、氨基磺酸 醋酸、甲酸，有機(jī)酸等（答出三種就可以）。鹽酸：用于清除各種鈣鹽、鐵鹽沉淀造成的近井地帶堵塞。氫氟酸：用于溶解粘土類堵塞物或膠結(jié)物，也可溶解砂巖中的硅質(zhì)物質(zhì)。其反應(yīng)如下。SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O；一般情況下，常將12%鹽酸與3%氫氟酸混合使用，稱為土酸。多用于砂巖酸化；氨基磺酸：

18、NH2SO3H，固體粉末，可與Fe2+、Fe3+、 Ca2+、 Mg2+等反應(yīng)生成可溶性氨基磺酸鹽。反應(yīng)類似于鹽酸，但溶解度較低。隨溫度升高，溶解度增加。常以固體棒狀投入注水井中或配成水溶液注入井中。碳酸：用碳酸處理地層，可以溶解碳酸鹽；CaCO3 + H2O + CO2 = CaHCO3)2MgCO3 + H2O + CO2 = MgHCO3)2CaHCO3)2和 MgHCO3)2溶于水，隨水流走，從而提高了地層滲透率。碳酸中的 CO2可溶于油中，減少油的粘度，使油易于排出。甲酸、乙酸等有機(jī)酸：與碳酸鹽反應(yīng)生成溶于水的有機(jī)酸鹽。潛在酸：在一定條件下能夠產(chǎn)生酸的物質(zhì)。5、膨潤(rùn)土的主要成分是什么

19、？它在鉆井液中主要起何作用？答：膨潤(rùn)土包括鈉膨潤(rùn)土和 鈣膨潤(rùn)土，是配制水基鉆井液的基礎(chǔ)原料。其主要礦物成分是蒙脫石。膨潤(rùn)土加人淡水或淡水鉆井液里，有下列一個(gè)或多種作用:提高井眼的清潔能力；減少水滲人或?yàn)V失到滲透性地層;形成低滲透率的薄泥餅;在膠結(jié)不良的地層里，改善井眼的穩(wěn)定性;為了避免或克服井漏。6、試述純堿、燒堿在鉆井液中的作用和作用原理。答：純堿能通過離子交換和沉淀作用使鈣粘土變?yōu)殁c粘土： Ca-粘土Na2CO3Na粘土十 CaCO3。從而有效地改善粘土的水化分散性能，因此加入適量純堿可使新漿的失水下降，粘度、切力增大。但過量的純堿要產(chǎn)生壓縮雙電層的聚結(jié)作用，反使失水增大。燒堿主要用于調(diào)節(jié)

20、鉆井液的PH值，或者與丹寧、褐煤等酸性處理劑一起配合使用，使其有效成分溶解發(fā)揮作用。還可控制鉆井液中Ca2+濃度。作用機(jī)理：通過沉淀、中和、水解、絡(luò)合等化學(xué)反應(yīng)，除去有害離子，控制PH值，使有機(jī)處理劑變成能起作用的溶解態(tài)，形成螫合物等。7、試論述油井堵水劑的分類？HPAM屬于哪類堵水劑，其作用機(jī)理是什么？答：分為非選擇性堵水劑和選擇性堵水劑。非選擇性堵水：所用堵劑對(duì)水和油都沒選擇性，既可堵水，也可堵油。適用于堵單一水層或高含水層。 選擇性堵水：適用于封堵不易用封隔器將它與油層分隔開的水層。選擇性堵劑利用油和水或油層和水層的差別達(dá)到選擇性堵水的目的。HPAM部分水解聚丙烯酰胺1）HPAM溶于水使用，能優(yōu)先進(jìn)入含水飽和度高的地層；2）在水層，HPAM的-CONH2和-COOH可通過氫鍵吸附在地層表面而保留在水層；在油層，由于表面為油所覆蓋，所以HPAM不吸附在油層，也不易保留在油層。3）在水層，HPAM未吸附部分由于鏈節(jié)帶負(fù)電而向水中伸展，對(duì)水有較大的流動(dòng)阻力，起到堵水作用。若水層中有油通過，由于HPAM不能在油中伸展，因此對(duì)油的流動(dòng)阻力很小。另外，HPAM可按含水飽和度的大小進(jìn)入地層，并按含水飽和度的大小調(diào)