油田化学：基础知识-2011

油田应用化学油田应用化学 基础知识基础知识 油田应用化学基础油田应用化学基础 主要内容主要内容 胶体化学胶体化学 表面化学表面化学 高分子化学高分子化学 油田应用化学基础油田应用化学基础 预备知识预备知识 概念概念 配价键配价键 指由一个原子供给共有电子对而成的键 指由一个原子供给共有电子对而成的键 络合络合 通过配价键的结合叫络合通过配价键的结合叫络合 氢键氢键 化合物分子中 凡是和电负性较大的原子相化合物分子中 凡是和电负性较大的原子相 连的氢原子 都可能再和同一分子或另一分子内的另连的氢原子 都可能再和同一分子或另一分子内的另 一电负性较大的原子相连 这样形成的键叫氢键 一电负性较大的原子相连 这样形成的键叫氢键 分子的极性分子的极性 即分子的带电性 它的大小以偶极矩即分子的带电性 它的大小以偶极矩 衡量 所谓偶极矩是指分子中的正电中心与负电中心衡量 所谓偶极矩是指分子中的正电中心与负电中心 间的距离与电量的乘积 偶极矩越大 分子的极性越间的距离与电量的乘积 偶极矩越大 分子的极性越 大 大 极性分子与非极性分子极性分子与非极性分子 偶极矩大于零的分子叫极性 偶极矩大于零的分子叫极性 分子 偶极矩等于零的分子叫非极性分子分子 偶极矩等于零的分子叫非极性分子 油田应用化学基础油田应用化学基础 预备知识预备知识 概念概念 极性相近规则极性相近规则 经验规则 即极性相近的物质 或部 经验规则 即极性相近的物质 或部 分 能很好结合 如溶解 吸附等 如水 极性物分 能很好结合 如溶解 吸附等 如水 极性物 质 能溶于乙醇 极性物质 而不溶于石蜡油 非极质 能溶于乙醇 极性物质 而不溶于石蜡油 非极 性物质 而石蜡油能溶于苯 非极性物质 而不溶性物质 而石蜡油能溶于苯 非极性物质 而不溶 于水 于水 分子间力分子间力 即分子间作用力 氢键是一种分子间 即分子间作用力 氢键是一种分子间 力 此外 还有定向力 由极性分子定向产生 诱力 此外 还有定向力 由极性分子定向产生 诱 导力 由极性分子诱导另一个分子产生 弥散力导力 由极性分子诱导另一个分子产生 弥散力 由核外电子每一 由核外电子每一 瞬间总偏于一边的不均匀性产生 瞬间总偏于一边的不均匀性产生 它的大小随分子量增加而增加 和原子核间 电子云它的大小随分子量增加而增加 和原子核间 电子云 间的排斥力 间的排斥力 油田应用化学基础油田应用化学基础 预备知识预备知识 概念概念 表面张力表面张力 从力定义从力定义 表面张力是作用在单位长度表 表面张力是作用在单位长度表 面上的表面收缩力 面上的表面收缩力 从功定义从功定义 表面张力是增加单 表面张力是增加单 位表面所做的表面功 位表面所做的表面功 从能定义从能定义 表面张力是单 表面张力是单 位表面所具有的表面能 位表面所具有的表面能 表面能趋于减少规律表面能趋于减少规律 由于净吸引力的作用 表面由于净吸引力的作用 表面 分子总倾向于到相内部来 从而使表面总倾向于缩小 分子总倾向于到相内部来 从而使表面总倾向于缩小 即表面能总倾向于减少 这一规律叫表面能趋于减少即表面能总倾向于减少 这一规律叫表面能趋于减少 规律 规律 吸附吸附 一种物质在相界面上浓集的现象叫吸附 一种物质在相界面上浓集的现象叫吸附 油田应用化学基础油田应用化学基础 预备知识预备知识 概念概念 法扬斯法则法扬斯法则 当离子键固体从溶液中吸附离子时 当离子键固体从溶液中吸附离子时 若溶液中的离子能与固体中的异号离子形成难溶物 若溶液中的离子能与固体中的异号离子形成难溶物 则这种离子优先被吸附 这条规律叫法扬斯法则 则这种离子优先被吸附 这条规律叫法扬斯法则 润湿润湿 润湿是指液体在固体表面是否容易铺开的性润湿是指液体在固体表面是否容易铺开的性 质 润湿程度用润湿角 或称接触角 衡量 所谓润质 润湿程度用润湿角 或称接触角 衡量 所谓润 湿角是过三相接触线上的一点作界面切面所夹液体的湿角是过三相接触线上的一点作界面切面所夹液体的 角 润湿角越小 则该液体对该固体表面润湿越好 角 润湿角越小 则该液体对该固体表面润湿越好 乳状液乳状液 乳状液是一种液体以液珠的形式分散在另乳状液是一种液体以液珠的形式分散在另 一种与它不相溶的液体中所形成的分散体系 乳状液一种与它不相溶的液体中所形成的分散体系 乳状液 是一种胶体 液珠直径大于是一种胶体 液珠直径大于1010 7 7m m 属粗分散体系 属粗分散体系 悬浮体悬浮体 溶解度极小但颗粒直径较大 大于溶解度极小但颗粒直径较大 大于1010 7 7m m 的固体分散在液体中所形成的粗分散体系 的固体分散在液体中所形成的粗分散体系 油田应用化学基础油田应用化学基础 预备知识预备知识 概念概念 泡沫泡沫 泡沫是气体以气泡的形式分散在液体中所形成泡沫是气体以气泡的形式分散在液体中所形成 的分散体系 是一种胶体 气泡直径大于的分散体系 是一种胶体 气泡直径大于 1010 7 7m m 属粗分属粗分 散体系 散体系 溶胶溶胶 溶胶是溶解度极小的固体在液体中高度分散所溶胶是溶解度极小的固体在液体中高度分散所 形成的分散体系 溶胶是一种胶体 固体颗粒直径在形成的分散体系 溶胶是一种胶体 固体颗粒直径在 1010 7 7 1010 9 9m m范围 属细分散体系 范围 属细分散体系 凝胶凝胶 凝胶是由溶胶转变而来 当溶胶由于种种原因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部 如电解质加入引起溶胶粒子部分失去稳定性而产生部 分聚结 形成网络结构 将液体包在其中 从而使整个分聚结 形成网络结构 将液体包在其中 从而使整个 体系失去流动性时就转变为凝胶 体系失去流动性时就转变为凝胶 冻胶冻胶 冻胶是由高分子溶液转变而来 当高分子溶液冻胶是由高分子溶液转变而来 当高分子溶液 由于种种原因 如加入交联剂使高分子分子间发生交联 由于种种原因 如加入交联剂使高分子分子间发生交联 形成网络结构 将液体包在其中 从而使整个体系失去形成网络结构 将液体包在其中 从而使整个体系失去 流动性时就转变为冻胶流动性时就转变为冻胶 油田应用化学基础油田应用化学基础 胶体化学胶体化学 表面化学表面化学 高分子化学高分子化学 油田应用化学基础知识油田应用化学基础知识 油田应用化学基础油田应用化学基础 一一 胶体化学胶体化学 胶体化学胶体化学 Colloid Chemistry Colloid Chemistry 是研究胶体体系的科是研究胶体体系的科 学 学 油田化学研究的体系和过程十分复杂 绝大多数体系油田化学研究的体系和过程十分复杂 绝大多数体系 属于或涉及胶体分散体系 属于或涉及胶体分散体系 原油其实是油和水的乳状液 可归为胶体 而油藏则原油其实是油和水的乳状液 可归为胶体 而油藏则 是巨大而复杂的高度分散体系 是巨大而复杂的高度分散体系 原油开发涉及的钻井液 完井液 调剖堵水液 酸化原油开发涉及的钻井液 完井液 调剖堵水液 酸化 液 压裂液及提高采收率的驱替液等等油田化学的工液 压裂液及提高采收率的驱替液等等油田化学的工 作液无不与胶体体系有关 作液无不与胶体体系有关 油田应用化学基础油田应用化学基础 一一 胶体化学胶体化学 1 1 几个概念 几个概念 1 1 相和相界面 相和相界面 相相是指物质的是指物质的物理性质物理性质和和化学性质化学性质都完全相同的均匀都完全相同的均匀 部分 体系中若有两个或两个以上的相称为多相体系 部分 体系中若有两个或两个以上的相称为多相体系 相与相之间的接触面成为相与相之间的接触面成为界面界面 2 2 分散相与分散介质 分散相与分散介质 分散相分散相是指在多相分散体系中被分散的物质 是指在多相分散体系中被分散的物质 分散介分散介 质质则是分散相所在的连续介质 则是分散相所在的连续介质 粘土和水粘土和水 3 3 分散度和比表面积 分散度和比表面积 分散度分散度 分散相的分散程度 分散相的分散程度 比表面积比表面积 单位体积或 单位体积或 单位重量物质的总的表面积 单位重量物质的总的表面积 油田应用化学基础油田应用化学基础 一一 胶体化学胶体化学 2 2 分散体系类型分散体系类型 根据分散相颗粒大小来区分胶体体系 规定颗粒大小根据分散相颗粒大小来区分胶体体系 规定颗粒大小 为为1 1 100nm100nm的分散体系为胶体 的分散体系为胶体 表表1 1 不同类型的分散体系不同类型的分散体系 类类 型型 粒子大小粒子大小 特特 性性 粗分散体系粗分散体系 悬浮液 乳状液悬浮液 乳状液 100nm 100nm 不能穿过滤纸 无扩散能力 不能穿过渗析不能穿过滤纸 无扩散能力 不能穿过渗析 膜 在显微镜下可见膜 在显微镜下可见 胶体分散体系胶体分散体系 溶胶 微乳液溶胶 微乳液 1 1 100nm100nm 能穿过滤纸 有一定扩散能力 不能穿过渗能穿过滤纸 有一定扩散能力 不能穿过渗 析膜 显微镜下不可见 超显微镜下可见析膜 显微镜下不可见 超显微镜下可见 分子分散体系分子分散体系 溶液溶液 1nm90 不能润湿 不能润湿 90 能润湿 能润湿 油田应用化学基础油田应用化学基础 练习练习1 找出油滴在砂粒表面的润湿角 砂粒 油滴 水 油田应用化学基础油田应用化学基础 练习练习2 找出油滴在砂粒表面的润湿角 砂粒 油滴 水 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 2 2 表面活性剂表面活性剂 日常用到的肥皂 洗衣物和洗涤剂等都是表面活性剂 日常用到的肥皂 洗衣物和洗涤剂等都是表面活性剂 石油工业中用于配钻井 采油和油气集输中用到的表面石油工业中用于配钻井 采油和油气集输中用到的表面 活性剂也很多 活性剂也很多 例如 配油包水钻井液要用到例如 配油包水钻井液要用到乳化剂乳化剂 配泡沫钻井液 配泡沫钻井液 时要用到时要用到起泡剂起泡剂 提高采收率中用表面活性剂驱油时 提高采收率中用表面活性剂驱油时 洗油效率最高 油气集输过程用到的预防金属管线腐蚀洗油效率最高 油气集输过程用到的预防金属管线腐蚀 的的缓蚀剂缓蚀剂和油田采出水处理用的和油田采出水处理用的杀茵剂杀茵剂等也多为表面活等也多为表面活 性剂 性剂 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 1 1 表面活性剂的定义及结构特点表面活性剂的定义及结构特点 定义 分子由亲水的极性部分和亲油的非极性部分组成 定义 分子由亲水的极性部分和亲油的非极性部分组成 少量存在就能大大降低溶液表面张力的物质 即为表面少量存在就能大大降低溶液表面张力的物质 即为表面 活性剂 又称为表面张力降低剂活性剂 又称为表面张力降低剂 油田应用化学基础油田应用化学基础 表面活性剂降低表面张力的原因表面活性剂降低表面张力的原因 二 表面化学二 表面化学 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 2 2 表面活性剂的分类表面活性剂的分类 按溶解性按溶解性 水溶性和油溶性 水溶性和油溶性 按相对分子质量按相对分子质量 低分子低分子 100 100 1000 1000 高分子 高分子 按来源按来源 天然 生物 合成表面活性剂 天然 生物 合成表面活性剂 按用途按用途 润湿剂 乳化剂 增溶剂 起泡剂 杀菌剂 润湿剂 乳化剂 增溶剂 起泡剂 杀菌剂 缓蚀剂和破乳剂等 缓蚀剂和破乳剂等 表面活性剂溶于水后 按亲水基团是否能离解表面活性剂溶于水后 按亲水基团是否能离解 离子型离子型表面活性剂和表面活性剂和非离子型非离子型表面活性剂 表面活性剂 离子型 按起作用部分电性 阴离子型 阳离子型和离子型 按起作用部分电性 阴离子型 阳离子型和 两性表面活性剂 两性表面活性剂 常用分类方法常用分类方法 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 第一类 阴离子型表面活性剂第一类 阴离子型表面活性剂 anionic surfactant 羧酸盐型表面活性剂 羧酸盐型表面活性剂 carboxylate surfactant carboxylate surfactant 通式为通式为RCOOMRCOOM R R为烃基 为烃基 M M为金属离子 为金属离子 例如 例如 肥皂肥皂RCOONaRCOONa R R为为C C16 16 C C1818烷基 烷基 磺酸盐型表面活性剂 磺酸盐型表面活性剂 sulfonate surfactant sulfonate surfactant 例如 烷基苯磺酸钠 例如 烷基苯磺酸钠 洗衣粉洗衣粉的有效活性物 的有效活性物 R R为为C C12 12 C C1414的烷基 的烷基 油田常用的油田常用的石油磺酸盐石油磺酸盐 petroleum sulfonate petroleum sulfonate 是 是 用磺化剂将石油或石油馏分磺化 再用碱中和制成的用磺化剂将石油或石油馏分磺化 再用碱中和制成的 磺酸盐型表面活性剂 磺酸盐型表面活性剂 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 第一类 阴离子型表面活性剂第一类 阴离子型表面活性剂 anionic surfactant 硫酸酯盐型表面活性剂 硫酸酯盐型表面活性剂 sulfate surfactant sulfate surfactant 例如例如 硫酸酯钠盐硫酸酯钠盐 十二烷基硫酸钠 十二烷基硫酸钠 C C12 12H H2525OSO OSO3 3Na Na 具有良好的乳化和起泡性具有良好的乳化和起泡性 能常用于能常用于牙膏牙膏中 中 磷酸酯盐型表面活性剂 磷酸酯盐型表面活性剂 phosphate surfactant phosphate surfactant 例如 磷酸酯二钠盐一般用高级醇磷酸酯盐 主要用作抗例如 磷酸酯二钠盐一般用高级醇磷酸酯盐 主要用作抗 静电剂和乳化剂 静电剂和乳化剂 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 第二类 阳离子型表面活性剂第二类 阳离子型表面活性剂 cationic surfactant 含氯的有机化合物含氯的有机化合物 洗涤性能差 杀菌力强 在一般 洗涤性能差 杀菌力强 在一般 固体表面易发生强烈吸附 油田中用作杀菌剂 缓蚀剂 固体表面易发生强烈吸附 油田中用作杀菌剂 缓蚀剂 页岩抑制剂和粘土稳定剂等 页岩抑制剂和粘土稳定剂等 胺盐型表面活性剂 胺盐型表面活性剂 amine salt amine salt 季铵盐型表面活性剂季铵盐型表面活性剂 quaternary ammonium salt quaternary ammonium salt 十六烷基三甲基氯化铵十六烷基三甲基氯化铵 十二烷基二甲基苄基溴化铵十二烷基二甲基苄基溴化铵 吡啶盐型表面活性剂吡啶盐型表面活性剂 pyridine salt pyridine salt 十六烷基溴化吡啶十六烷基溴化吡啶 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 第三类 非离子型表面活性剂第三类 非离子型表面活性剂 nonionic surfactant 特点特点 在溶液中是非离子状态 所以稳定性较高 不易 在溶液中是非离子状态 所以稳定性较高 不易 受强电解质的影响 也受强电解质的影响 也不易受酸和碱的影响不易受酸和碱的影响 与其他类 与其他类 型表面活性剂的型表面活性剂的相容性好相容性好 在水及有机溶剂中有较好的 在水及有机溶剂中有较好的 溶解性溶解性 在一般固体表面 在一般固体表面不发生强烈吸附不发生强烈吸附 亲水基 亲水基 聚氧乙烯基 醚基 羟基 胺基或酰胺基 还聚氧乙烯基 醚基 羟基 胺基或酰胺基 还 有多元醇类等 其中聚氧乙烯基较多 有多元醇类等 其中聚氧乙烯基较多 类型类型 非离子型表面活性剂主要有酯型 醚型 胺型和 非离子型表面活性剂主要有酯型 醚型 胺型和 酰胺型等以下四种类型 酰胺型等以下四种类型 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 第四类 两性表面活性剂第四类 两性表面活性剂 amphoteric surfactant 特点特点 在偏碱性水溶液显示出阴离子表活剂的特性 在 在偏碱性水溶液显示出阴离子表活剂的特性 在 偏酸性的水溶液则显示出阳离子表活剂的特性 类型 偏酸性的水溶液则显示出阳离子表活剂的特性 类型 阴离子 阴离子 阳离子型表面活性剂阳离子型表面活性剂 anionic anionic cationic cationic 如甜菜碱型十八烷基二甲基甜菜碱如甜菜碱型十八烷基二甲基甜菜碱 阴离子 阴离子 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂 anionic anionic nonionic nonionic 如氨基酸型的十二烷基氨基丙酸钠 如氨基酸型的十二烷基氨基丙酸钠 阳离子 阳离子 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂 cationic cationic nonionic nonionic 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 3 3 表面活性剂的亲水亲油平衡值 表面活性剂的亲水亲油平衡值 HLB HLB HLBHLB值值 hydrophile and lipophile balance value hydrophile and lipophile balance value 是是 表示表面活性剂的亲水能力对亲油能力关系的数值 其表示表面活性剂的亲水能力对亲油能力关系的数值 其 值值越小越小 表面活性剂越 表面活性剂越亲油亲油 HLBHLB值标准值标准 石蜡 石蜡 HLBHLB 0 0 油酸 油酸HLBHLB 1 1 油酸钠 油酸钠HLBHLB 1818 油酸钾油酸钾HLBHLB 2020 十二烷基硫酸钠 十二烷基硫酸钠HLBHLB 4040 其他表面活性剂的其他表面活性剂的HLBHLB值可用值可用乳化实验乳化实验对比乳化效果来对比乳化效果来 确定 现在也可用确定 现在也可用经验公式经验公式计算出来 计算出来 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 确定未知确定未知HLBHLB值活性剂的值活性剂的HLBHLB值方法 值方法 a a 用标准活性剂配不同 用标准活性剂配不同HLBHLB值的混合活性剂 比如 值的混合活性剂 比如 序号序号 混合活性剂混合活性剂 混合活性剂的混合活性剂的HLBHLB值值 1 1 油酸油酸60 60 油酸钠油酸钠40 140 1 0 60 6 18 18 0 40 4 7 87 8 2 2 油酸油酸40 40 油酸钠油酸钠60 160 1 0 40 4 18 18 0 60 6 11 211 2 3 3 油酸油酸30 30 油酸钠油酸钠70 170 1 0 30 3 18 18 0 70 7 12 912 9 4 4 油酸油酸20 20 油酸钠油酸钠80 180 1 0 20 2 18 18 0 80 8 14 614 6 5 5 油酸油酸10 10 油酸钠油酸钠90 190 1 0 10 1 18 18 0 90 9 16 316 3 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 确定未知确定未知HLBHLB值活性剂的值活性剂的HLBHLB值方法 值方法 b b 将配好的混合活性剂进行乳化试验 并把乳化最稳定的混合活 将配好的混合活性剂进行乳化试验 并把乳化最稳定的混合活 性剂的性剂的HLBHLB值称为这种油 比如值称为这种油 比如 煤油 煤油 乳化所需的乳化所需的HLBHLB值值 乳化所需的乳化所需的HLBHLB值 值 有两个 油包水 水包油 有两个 油包水 水包油 步骤步骤 将上述混合乳化剂乳化煤油 发现 将上述混合乳化剂乳化煤油 发现3 3号 号 HLB12 9HLB12 9 乳化成水 乳化成水 包油稳定性最好 则这种煤油乳化成水包油所需的包油稳定性最好 则这种煤油乳化成水包油所需的HLBHLB值约为值约为12 912 9 在在12 912 9附近再配几种混合乳化剂 进行更准确测定 最后测得煤油附近再配几种混合乳化剂 进行更准确测定 最后测得煤油 乳化成水包油乳状液所需的乳化成水包油乳状液所需的HLBHLB值为值为12 512 5 其他油乳化所需 其他油乳化所需HLBHLB值 值 石蜡油 石蜡油 4 4 W OW O 10 510 5 O WO W 石蜡 石蜡 4 4 W OW O 9 09 0 O WO W 石油 石油 4 4 5 5 W OW O 1010 1212 O WO W 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 确定未知确定未知HLBHLB值活性剂的值活性剂的HLBHLB值方法 值方法 c c 将未知 将未知HLBHLB值活性剂与已知活性剂配成不同比例的混合活性剂 值活性剂与已知活性剂配成不同比例的混合活性剂 进行乳化试验 选择已知进行乳化试验 选择已知HLBHLB要求值的油 测得某比例的混合活性要求值的油 测得某比例的混合活性 剂对这种油有最好的乳化效果 于是就可以求出未知活性剂的剂对这种油有最好的乳化效果 于是就可以求出未知活性剂的HLBHLB值 值 例题 某未知例题 某未知HLBHLB值活性剂与油酸钠 值活性剂与油酸钠 HLB 18HLB 18 配成 配成0 550 55 0 450 45比例比例 对煤油 对煤油 HLBHLB要求值要求值12 512 5 乳化效果最好 求未知活性剂的 乳化效果最好 求未知活性剂的HLBHLB值 值 解 解 0 550 55 HLB 0 45HLB 0 45 18 12 5 18 12 5 得 得 HLB 8 0HLB 8 0 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 4 4 表面活性剂的吸附和临界胶束浓度 表面活性剂的吸附和临界胶束浓度 表面活性剂两个重要性质 在界面的定向吸附和在表面活性剂两个重要性质 在界面的定向吸附和在 溶液内部形成胶束 溶液内部形成胶束 表面活性剂在溶液中开始表面活性剂在溶液中开始 明显生成胶束时的溶液浓度称明显生成胶束时的溶液浓度称 为为临界胶束浓度临界胶束浓度 CMC CMC 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 5 5 表面活性剂的作用 表面活性剂的作用 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 5 5 表面活性剂的作用 表面活性剂的作用 增溶作用 增溶作用 solubilization solubilization 溶度增大的现象 如 溶度增大的现象 如 微乳驱微乳驱 表面活性剂溶液的浓 表面活性剂溶液的浓 度大于度大于CMCCMC 利用溶液中的胶束来增溶原油 洗涤过程 利用溶液中的胶束来增溶原油 洗涤过程 乳化作用 乳化作用 emulsification emulsification 例如油包水乳化钻井液例如油包水乳化钻井液 乳状液类型乳状液类型 油包水 油包水 W O W O 型 水包油型 水包油 O W O W 型型 HLBHLB值低 则亲油性强 适宜作值低 则亲油性强 适宜作W OW O型乳化剂 型乳化剂 HLBHLB值大 则亲水性较强 适宜作值大 则亲水性较强 适宜作O WO W型乳化剂 型乳化剂 O O W W型乳化剂型乳化剂HLB 8HLB 8 1818 W W O O型乳化剂型乳化剂HLBHLB 3 3 6 6 油田应用化学基础油田应用化学基础 二 表面化学二 表面化学 起泡作用起泡作用 foaming foaming 起泡作用起泡作用 通过吸附于气液界面 减少界面能 从而使 通过吸附于气液界面 减少界面能 从而使 泡沫稳定存在 例如 泡沫稳定存在 例如 泡沫钻井液泡沫钻井液用来钻低压地层等 用来钻低压地层等 为了稳定泡沫 常在其中加入为了稳定泡沫 常在其中加入稳泡剂稳泡剂 如水溶性高分子 如水溶性高分子 消泡剂消泡剂 defoamer defoamer 如醇类或醚类 磷酸三丁酯等 如醇类或醚类 磷酸三丁酯等 润湿作用 润湿作用 wetting wetting 表面活性剂使固体表面的润湿性向相反方面转化作用表面活性剂使固体表面的润湿性向相反方面转化作用 如 钻井过程中有时会遭遇卡钻 在解卡时所用的解卡如 钻井过程中有时会遭遇卡钻 在解卡时所用的解卡 液中往往有渗透剂即润湿剂 液中往往有渗透剂即润湿剂 油田应用化学基础油田应用化学基础 胶体化学胶体化学 表面化学表面化学 高分子化学高分子化学 油田应用化学基础知识油田应用化学基础知识 油田应用化学基础油田应用化学基础 三 高分子化学三 高分子化学 高分子化合物高分子化合物 macromolecule compound polymer macromolecule compound polymer 是指是指 那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对 分子质量在分子质量在1 1万以上的化合物 万以上的化合物 特点 特点 相对分子质量大 组成简单 结构有规 分子形相对分子质量大 组成简单 结构有规 分子形 态多样 具有平均相对分子质量及多分散性 物性不同态多样 具有平均相对分子质量及多分散性 物性不同 于低分子同系物 于低分子同系物 如如 部分水解的聚丙烯酰胺 部分水解的聚丙烯酰胺 HPAMHPAM 可以溶于水中 在 可以溶于水中 在 油田化学中用作增粘剂 驱油剂等 体型高分子不溶 油田化学中用作增粘剂 驱油剂等 体型高分子不溶 不熔 如体型的酚醛树脂可用于油井防砂 堵水等 不熔 如体型的酚醛树脂可用于油井防砂 堵水等 油田应用化学基础油田应用化学基础 三 高分子化学三 高分子化学 1 1 高分子相对分子质量高分子相对分子质量 统计平均值 统计平均值 数均相对分子质量数均相对分子质量 按分子数的统计平均按分子数的统计平均 质均相对分子质量质均相对分子质量 按质量的统计平均按质量的统计平均 粘均相对分子质量粘均相对分子质量 用溶液粘度法测得的平均相对分用溶液粘度法测得的平均相对分 子质量 子质量 2 2 聚合反应聚合反应 由低分子生成高分子的反应由低分子生成高分子的反应 1 1 加聚反应 加聚反应 加聚反应是由许多相同或不同的低分加聚反应是由许多相同或不同的低分 子化合为高分子但子化合为高分子但无任何新的低分子无任何新的低分子产生的反应 产生的反应 如如 乙烯单体通过加聚反应得到聚乙烯乙烯单体通过加聚反应得到聚乙烯 油田应用化学基础油田应用化学基础 三 高分子化学三 高分子化学 2 2 缩聚反应 缩聚反应 由许多相同或不同的低分子化合为高分子 但同时由许多相同或不同的低分子化合为高分子 但同时有有 新的低分子新的低分子 如水 氨或氯化氢等如水 氨或氯化氢等 产生的反应 产生的反应 如如 酚醛树脂是由苯酚与甲醛的缩合物 有水分子析出 酚醛树脂是由苯酚与甲醛的缩合物 有水分子析出 控制反应条件可得到不同类型的酚醛树脂 控制反应条件可得到不同类型的酚醛树脂 热塑性 热塑性 是指加热后可以流动而冷却后固化的性质 此是指加热后可以流动而冷却后固化的性质 此 类高分子受热变软可流动 多为线型高分子 类高分子受热变软可流动 多为线型高分子 热固性 热固性 是指物质加热后固化 再加热后不熔化的性质 是指物质加热后固化 再加热后不熔化的性质 此类高分子受热后转化成不溶 不熔 强度更高的交联此类高分子受热后转化成不溶 不熔 强度更高的交联 体型聚合物 体型聚合物 油田应用化学基础油田应用化学基础 三 高分子化学三 高分子化学 如苯酚过量时 在酸性条件下可得到如苯酚过量时 在酸性条件下可得到热塑性热塑性酚醛树脂酚醛树脂 若甲醛过量 在碱性条件下可得到若甲醛过量 在碱性条件下可得到热固性热固性酚醛树脂酚醛树脂 油田应用化学基础油田应用化学基础 三 高分子化学三 高分子化学 3 3 高分子化合物的分类高分子化合物的分类 1 1 按来源分 天然高分子 生物高分子 合成高分子 按来源分 天然高分子 生物高分子 合成高分子 天然高分子如云母 石棉 如蛋白质 淀粉 纤维素 天然高分子如云母 石棉 如蛋白质 淀粉 纤维素 还有油田上常用于压裂的田菁胶和胍胶等 还有油田上常用于压裂的田菁胶和胍胶等 生物高分子 如黄胞胶生物高分子 如黄胞胶 XG XG 是由细菌发酵而得 可是由细菌发酵而得 可 用作驱油剂 用作驱油剂 油田上用得最多的合成高分子是油田