油田化学课件：第四章 化学驱与混相驱 (2)

1、第二篇 采油化学 采油化学解决的问题 油层的化学改造 油层 油水井 采收率低 砂、蜡、水、稠、低 提高原油采收率提高原油采收率 油水井的化学改造 增产增注 第四章 化学驱与混相驱 原油采收率 油层的改造有两个途径： l提高波及系数； l提高洗油效率。 驱油剂波及到的油层驱油剂波及到的油层 容积与整个含油容积容积与整个含油容积 的比值的比值 驱油剂波及到的油层所驱油剂波及到的油层所 采出的油量与这部分油采出的油量与这部分油 层储量的比值层储量的比值 地质储量 采出储量 原油采收率波及系数洗油效率 波及系数 k 流度：流体通过孔隙介质能力的一种量度 提高波及系数的主要方法：提高波及系数的主要方法：

2、 改善地层非均质性 改变驱油剂和（或）油的流度 影响因素：不均质性、水油流度比 o w wo M o o w w k / k 调剖堵水 聚合物驱、热采 K2K3K1 水水 油油 油油 注入井 生产井 油油 水水 油油 洗油效率 影响因素：岩石表面润湿性、界面现象存在 粘附功 ）cos1 ( W 提高洗油效率的主要方法：提高洗油效率的主要方法： 改变岩石表面的润湿性； 降低界面张力。 活性剂驱 也称为： v聚合物溶液驱 v聚合物强化水驱 v稠化水驱和增粘水驱 聚合物驱是以聚合物溶液为驱油剂的驱油法。 第一节 聚合物驱 大庆、胜利、河南、大港等油田已 进入了聚合物驱的大规模工业化推广。 28.6%

3、 71.4% 胜利三次采油的物质基础丰厚胜利三次采油的物质基础丰厚 一个实例 孤岛中一区孤岛中一区Ng3Ng3聚合物驱先导试验曲线聚合物驱先导试验曲线 223 1.7倍倍 19.2% 1992年投注，到目前累积增油22.4104t，提高采收率13.6,吨聚增油161t/t 一、聚合物驱定义 二、聚合物驱常用聚合物 三、聚合物驱EOR原理 四、聚合物驱的应用 五、聚合物驱存在问题 u水溶性好；水溶性好； u具有较高的相对分子质量；具有较高的相对分子质量； u注入性好；注入性好； u溶液具有一定的热稳定性及抗剪切降解能力；溶液具有一定的热稳定性及抗剪切降解能力； u具有较好的化学稳定性；具有较好的

4、化学稳定性； u生物稳定性较好；生物稳定性较好； u对油层和环境无污染；对油层和环境无污染； u来源广，易于运输，价格便宜。来源广，易于运输，价格便宜。 用于聚合物驱的聚合物应满足的条件 聚合物驱用聚合物 1.部分水解聚丙烯酰胺（HPAM） 重要性能参数：相对分子质量；水解度 15106 25106 15% 30% 聚合物驱用聚合物 2. 黄胞胶（XG），生物聚合物 mPa. s (1)(1)分子量分子量粘度法粘度法 (2)(2)水解度水解度滴定法滴定法 (3)(3)固含量固含量恒重法恒重法 (4)(4)溶液溶液粘度粘度旋转粘度计旋转粘度计 (5)(5)筛网系数筛网系数筛网粘度计筛网粘度计 (

5、6)(6)过滤因子过滤因子恒压过滤法恒压过滤法 (7)(7)溶解速度溶解速度粘度测定法粘度测定法 (1)(1)热稳定性热稳定性 (2)(2)盐敏性盐敏性 (3)(3)剪切安定性剪切安定性 (4)(4)注入性注入性 (5)(5)吸附量吸附量 (6)(6)阻力系数阻力系数 (7)(7)残余阻力系数残余阻力系数 （8 8）流变性）流变性 引言 一、聚合物驱定义 二、聚合物驱常用聚合物 三、聚合物驱EOR原理 四、聚合物驱的应用 五、聚合物驱存在问题 EOR原理 提高波及系数 提高原油采收率 Enhanced Oil Recovery 减小水油流度比 抑制水的指进 水驱与聚合物驱波及系数的对比 水 驱

6、 聚合物驱 水油流度比对波及系数的影响水油流度比对波及系数的影响 水油流度比 o w wo M o o w w k / k wo ow k k （1）超过一定浓度，聚合物分子互相纠缠形成结构， 产生结构粘度。 （2）聚合物链中的亲水基团在水中溶剂化（水化）。 （3）若为离子型聚合物，则可在水中解离，形成扩散双 电层产生许多带电符号相同的链段，使聚合物分子在水中 形成松散的无规线团，因而有好的增粘能力。 1.增加水的粘度 w（HPAM）102 （l）吸附 （2）捕集 2.减小孔隙介质对水的渗透率 滞留 聚合物通过色散力、氢键等作用力而聚 集在岩石孔隙结构表面的现象。 直径小于孔喉直径的聚合物分

7、子的无规线团通过“架桥”而 留在孔喉外的现象 捕集不同于一般物理堵塞 捕集：1/3D d D 聚合物溶液靠其粘弹性提高洗油效率 引言 一、聚合物驱定义 二、聚合物驱常用聚合物 三、聚合物驱EOR原理 四、聚合物驱的应用 五、聚合物驱存在问题 聚合物驱的适用条件 聚合物驱段塞图 剩余油 淡水淡水 淡水淡水 聚合物溶液 水水 盐敏效应 定义：盐对聚合物溶液粘度产生特殊影响的效应。 盐为什么会降低部分水 解聚丙烯酰胺溶液的粘 度？ 引言 一、聚合物驱定义 二、聚合物驱常用聚合物 三、聚合物驱EOR原理 四、聚合物驱的应用 五、聚合物驱存在问题 思考题 1. 聚合物驱用的聚合物相对分子量越高越好，对

8、吗？请详细分析理由。 2. 聚合物驱中聚合物的滞流量越大越好，请分析 对错。 本节总结 1.基本概念：波及系数、洗油效率、流度、 水油流度比、吸附、捕集、盐敏效应 2.原理：聚合物驱EOR原理 第二节 表面活性剂驱 定义、分类 1.定义 以表面活性剂体系作为驱油剂的驱油法。 2. 表面活性剂体系 稀表面活性剂体系 （c 2%) v活性水（c cmc） v胶束溶液 （cmc c k1，k2k3 油水井间压力分布曲线 调剖空间：曲线拐点至注水井这一侧。 堵水空间：曲线拐点至油井这一侧。 注水井油井 堵水空间 调剖空间 拐点 注水井调剖 k2 k1 k3 k2k1，k2k3 堵 剂 油井堵水 k2

9、k1 k3 k2k1，k2k3 堵 剂 油水井对应调剖堵水 k2 k1 k3 k2k1，k2k3 堵 剂堵 剂 第一节 注水井调剖 调剖：调整注水油层的吸水剖面。 目的：为了发挥中、低渗透层的作用，提高 注入水的波及系数。 方法：封堵高渗透层（单液法、双液法） 一、单液法 定义：向油层注入一种工作液，这种工 作液所带的物质或随后变成的物质可封 堵高渗透层 1硫酸 条件：油层中含有丰富的钙、镁源。 调剖机理： l溶解近井地带的碳酸盐，增加吸水能力， l产生的硫酸钙、硫酸镁饱和析出，形成堵塞。 l高渗透层堵塞多。 特点：近井增注、远井调剖 2、硫酸亚铁 作用同硫酸 3硅酸凝胶 硅酸凝胶是由水玻璃与

10、活化剂反应生成。 l水玻璃 l又名硅酸钠， l分子式为Na2OmSiO2 lm：模数（ 14 ） l水玻璃的性质随模数而变。模数越小，水玻璃 碱性越强，越易溶解。 活化剂 l两类： l无机活化剂：盐酸 l有机活化剂：甲酸、乙酸、乙酸铵、甲酸乙酯、 乙酸乙酯、氯乙酸 l定义：可使水玻璃变成溶胶随后变成凝胶的物质。 凝胶是由溶胶转变而来。 溶胶：溶解度极小的固体在液体中高度分散所形 成的分散体系，固体颗粒直径为10-510-7cm，属 细分散体系。 4. 锆冻胶 用Zr4+组成的多核羟桥络离子交联溶液中 带COO-的聚合物（如HPAM）生成 Zr4+可来自ZrOCl2或ZrC14 多核羟桥络离子

11、1.络合 2.水解 3.羟桥作用 4.进一步水解和羟桥作用 5. 铬冻胶 用Cr3+组成的多核羟桥络离子交联溶液中带 -COO-的聚合物（如HPAM）生成。 Cr3+的来源: l三价铬化合物 l由Cr6+用氧化还原反应得到Cr3+ 注意： 冻胶：由高分子溶液转变而来，当高分子溶液由于种种 原因形成网络结构，将液体包在其中，使整个体系失去 流动性。 6、水膨体 水膨体：适当交联遇水膨胀而不溶解的聚合物 供选用的携带介质有三类： l非极性物质（如煤油） l半极性物质（如乙醇、异丙醇）， l电解质溶液（如 NaCl、HCl、CaCl2、FeCl3等） l有些是通过去溶剂化和压缩水膨体扩散双电层来抑制

12、膨 胀的作用（如NaCl溶液） l有些通过与水膨体中的-COO-反应生成弱亲水能力的基团 来抑制水膨体的膨胀（如HCl、CaCl2、FeCl3等溶液） 7酚醛树脂 8石灰乳 特点： 氢氧化钙的粒径较大（ 62m左右），特别适 合于封堵裂缝性的高渗透层。 l氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，所以可用 于封堵高温地层。 l氢氧化钙可与盐酸反应生成可溶于水的氯化钙，在 不需要封堵时，可用盐酸解堵。 9、粘土水泥分散体 粘土水泥分散体由粘土与水泥悬浮于水中配成。 特点： l适合于堵特高渗透地层。粘土与水泥进入地层后，可 在孔隙结构的喉部形成滤饼。在滤饼中，水泥的水化 反应，使滤饼固结，对特高渗透层产生

13、有效封堵。 l类似石灰乳中的氢氧化钙，粘土和水泥也不能进入 中、低渗透层，所以对中、低渗透层有保护作用。 可用常规土酸除去。 二、双液法 向地层注入相遇后可产生封堵物质的两种工作液 （或工作流体）。 注入时，两种工作液用隔离液隔开，但随着工作 液向外推移，隔离液越来越薄。当外推至一定程度， 即隔离液薄至一定程度，它将不起隔离作用。 由于高渗透层吸入更多的工作液，所以封堵主 要发生在高渗透层，达到调剖的目的。 分类 1. 沉淀型双液法堵剂 2. 凝胶型双液法堵剂 3. 冻胶型双液法堵剂 4. 泡沫型双液法堵剂 5. 絮凝体型双液法堵剂 1沉淀型双液法堵剂 指两种工作液相遇后可产生沉淀，封堵高渗透

14、层 的堵剂。 2凝胶型双液法堵剂 两种工作液相遇后可产生凝胶封堵高渗 透层的堵剂。 3冻胶型双液法堵剂 两种工作液相遇后可产生冻胶封堵高渗透层 的堵剂。 例1 l 第一工作液HPAM溶液或XC溶液 l 第二工作液柠檬酸铝溶液 例2 l 第一工作液 HPAM溶液或XC溶液 l 第二工作液丙酸铬溶液 例3 l第一工作液溶有Na2 SO3的HPAM溶液或 XC溶液 l第二工作液溶有 Na2Cr2O7的 HPAM溶液 或 XC溶液 例4 l第一工作液HPAM溶液 l第二工作液ZrOCl2 溶液 4泡沫型双液法堵剂 若将起泡剂溶液与气体交替注入地层，就可在地 层（主要是高渗透层）中形成泡沫，产生堵剂。

15、可用的起泡剂包括： l非离子型表面活性剂加聚氧乙烯烷基苯酚醚 l阴离子型表面活性剂如烷基芳基磺酸盐。 可用的气体包括： l氮气 l二氧化碳气。 5 絮凝体型双液法堵剂 若将粘土悬浮体与HPAM溶液交替注入地 层，它们在地层中相遇形成絮凝体。 有效地封堵特高渗透地层。 调剖剂的选择 1、高渗透层、高渗透层 2、低渗透层、低渗透层 3、高温高矿化度地层、高温高矿化度地层 4、近井地带、近井地带 5、远井地带、远井地带 第二节 油井堵水 原因：油井产水 方法： l注水井封堵（水井调剖） l油井封堵（油井堵水） 油井堵水方法： 1.选择性堵水 2.非选择性堵水 油水井间压力分布曲线 调剖空间：曲线拐点

16、至注水井这一侧。 堵水空间：曲线拐点至油井这一侧。 注水井油井 堵水空间 调剖空间 拐点 一、选择性堵水法 适用条件：封堵不易用封隔器将它与油层分隔 开的水层 选择性堵剂特点：利用油与水的差别或油层 与水层的差别，达到选择性堵水的目的。 选择性堵剂可分为三类： l水基堵剂 l油基堵剂 l醇基堵剂 lHPAM（水基） 堵水机理： 它优先进入含水饱和度高的地层； 进入地层的HPAM可通过氢键吸附在由于水冲刷而 暴露出来的地层表面； HPAM分子中未吸附部分可在水中伸展，减小地层 对水的渗透性； HPAM对油的流动产生阻力，但为油提供一层减小 流动阻力的水膜。 2阴阳非三元共聚物（水基） 堵水机理：

17、 阳离子链节将牢固吸附在带负电的岩石表面，而 阴离子、非离子链节则伸展到水中增加水流阻力，起 选择性堵水作用。 3泡沫（水基） 以水作分散介质的泡沫可优先进入出水层 水层稳定, 油层破灭 通过叠加的Jamin效应，封堵来水 三相泡沫的 破坏 4松香酸钠（水基） 松香酸钠可与钙、镁离子反应，生成不溶于水 的松香酸钙、松香酸镁沉淀 5山嵛酸钾（水基） 山嵛酸钾溶液注入地层，与地层水的钠离子发 生反应，产生沉淀，封堵出水层 。 6烃基卤代甲硅烷（油基） 烃基卤代甲硅烷可用通式RnSiX4-n表示 烃基卤代甲硅烷可与水反应，生成相应的硅醇。硅醇中 的多元醇很易缩聚，生成聚硅醇沉淀，封堵出水层。 7聚氨

18、基甲酸酯（油基） 聚氨基甲酸酯（简称聚氨酯）是由多羟基化 合物与多异氰酸酯聚合而成。 若在聚合时保持异氰酸基（NCO）的数量超过 羟基（OH）的数量，即可制得有选择性堵水作用 的聚氨基甲酸酯。 在聚氨基甲酸酯堵剂中，还有三种成分： 稀释剂 稀释聚氨基甲酸酯，提高其流动性，如二甲苯、 二氯乙烷、四氯化碳等。 封闭剂 将聚氨基甲酸酯中的异氰酸基全部反应掉，如低 分子醇。 催化剂 改变封闭反应速率，如三乙胺、三丙胺等 8烷基苯酚-乙醛树脂（水基） 溶于油，不溶于水 9、松香二聚物醇溶液（醇基） 当松香二聚物的醇溶液与水相遇，水即 溶于醇中，降低了它对松香二聚物的溶 解度，使松香二聚物饱和析出。 10

19、油基水泥（油基） 水泥在油中的悬浮体。水泥表面亲水， 当它进入出水层时，水置换水泥表面的油并 与水泥作用，使水泥固化，封堵出水层。此 外，还有活性剂，以改变悬浮体的流度。 11活性稠油（油基） 溶有乳化剂的稠油。 乳化剂为油包水型乳化剂（如Span80），它 可使稠油遇水后产生高粘的油包水乳状液。 12水包稠油（水基 ） 用水包油型乳化剂将稠油乳化在水中配成。 因乳状液是水外相，粘度低，所以易进入水层。 在水层，由于乳化剂在地层表面吸附，使乳状液破坏， 油珠聚并为高粘的稠油，产生很大的流动阻力，减少 水层出水。 水包稠油的乳化剂最好用阳离子型表面活性剂，因为 它易吸附在带负电的砂岩表面，引起乳

20、状液的破坏。 13偶合稠油（油基） 将低聚合度的苯酚-甲醛树脂、苯酚-糠醛树脂 或它们的混合物作偶合剂溶于稠油中配成。 由于这些树脂可与地层表面反应，产生化学 吸附，加强了地层表面与稠油的结合（偶 合），使它不易排出，延长有效期。 14酸渣 在硫酸精制石油馏分时产生的酸渣可用于 选择性堵水，因为这种酸渣遇水可析出不 溶物质，而且硫酸与地层水中的Ca2+、Mg2+ 也可产生相应的沉淀，封堵出水层。 水基堵剂优于油基堵剂和醇基堵剂 总 结 原因： 水基堵剂优先进入出水层 价格便宜 二、非选择性堵水法 非选择性堵水法适用于封堵单一水层或高含水 层，因所用的堵剂对水和油都没有选择性，它 既可堵水，也可

21、堵油。 1树脂型堵剂 2冻胶型堵剂 3凝胶型堵剂 4. 沉淀型堵剂 5分散体型堵剂 1树脂型堵剂 由低分子物质通过缩聚反应产生不溶不熔高分子物 质的堵剂。 酚醛树脂 脲醛树脂 环氧树脂 将热固性酚醛树脂与固化剂（指加速固化的催化剂， 如草酸）混合后挤入水层。 在水层温度和固化剂作用下，热固性酚醛树脂可在一 定时间内交联成不溶不熔的酚醛树脂，将水层堵住。 2冻胶型堵剂 由聚合物水溶液用交联剂交联所产生的堵剂。 铝冻胶 铬冻胶 锆冻胶 钛冻胶 醛冻胶 3凝胶型堵剂 由溶胶胶凝产生的堵剂。 硅酸凝胶 l单液法：将硅酸钠溶液和活化剂溶液混合（前者加入后 者或后者加入前者）后注入地层； l双液法：将它们

22、分成几个段塞，中间以隔离液隔开，交 替注入水层，让它们进入水层一定距离才混合。 注：硅酸钠与活化剂混合后，首先生成硅酸溶胶，随后 转变为硅酸凝胶。 4沉淀型堵剂 由两种能反应生成沉淀的物质组成 。 5分散体型堵剂 主要是固体分散体 用于封堵特高渗透层 l粘土水泥 l碳酸钙水泥和粉煤灰 l水泥 堵水剂的选择 水基堵水剂水基堵水剂 单液法堵水剂单液法堵水剂 冻胶型堵水剂冻胶型堵水剂 水玻璃堵水剂水玻璃堵水剂 第六章 稠油降粘 稠油：在油层温度下脱气原油的粘度超 过 100 mPa s的原油。 原因：油中的胶质、沥青质含量高。 “稠稠 油油 的粘的粘 度度 对对 温温 度度 极其敏感，极其敏感， 准

23、确测定稠油粘温关系数据对于提高准确测定稠油粘温关系数据对于提高 稠油油藏开发方案选择与数值模拟结稠油油藏开发方案选择与数值模拟结 果的可靠性是十分重要的。果的可靠性是十分重要的。” 摘自“稠油油藏流体物性分析方法-原 油 粘 度测定，SY/T 6316-1997”前言 为什么强调“油层温度”？ 稠 油 粘 温 曲 线 30405060708090100 10 2 10 3 10 4 10 5 粘度，mPa.s 温度， 塔河TK1055 胜利陈庄13-15 辽河齐40 塔河TK1244 稠油的粘度受温度影响影响很大结论 为什么强调“脱气”原油？ 油层中有溶解气，可以降低原油粘度。 稠油井井下取样

24、非常困难，取 样时往往会损失溶解气，而将油 样恢复到相似状态困难、成本高。 2、稠油的特点 二 个 特 点 粘度高 密度大 粘度从100mPas到几十万mPas 相对密度可超过1.0以上 要使稠油（不管它的粘度多大）乳化后能够降 粘： 必要条件是要求它乳化后能形成水包油乳状液 充分条件是要求油在乳状液中所占的体积分数 （或油对水的体积比）不能太大。 水包油乳状液的粘度 Richardson公式 k常数 当0.74时为 8.0； 乳化剂 HLB值在718范围内的水溶性表面活性剂 注 意 问 题 乳状液不需很稳定 若稠油含水，表面活性剂的质量分数需高些 稠油对水的体积：70：3080：20 其他降

25、粘方法简介其他降粘方法简介 （1）电热杆降粘；）电热杆降粘； （3）催化降粘；）催化降粘； （2）掺稀降粘；）掺稀降粘； （4）油溶性降粘剂降粘。）油溶性降粘剂降粘。 第7章 酸化用酸及酸处用添加剂 油水井的酸处理 作用 除去近井地带的堵塞物,恢复地层的渗透率。 溶解地层的岩石，提高地层的渗透率。 目的 l实现油水井的增产、增注 一、酸处理用酸 常规酸 潜在酸 缓速酸 盐酸 氢氟酸 土酸 潜在盐酸 潜在氢氟酸 潜在土酸 （多元酸或弱酸） 1盐酸 l溶解堵塞水井的腐蚀产物，恢复地层的渗 透性。 l溶解灰岩（石灰岩、白云岩），改善地层 的渗透性。 稀酸是指质量分数0030.15的盐酸； 浓酸是指质

26、量分数0.15 0.37的盐酸。 一般使用稀酸，而浓酸使用的目的是减小地 层水对酸的稀释作用，使酸能酸化深远地层， 同时由于浓酸处理可产生大量二氧化碳，并提 高乏酸（酸处理后的酸）的粘度，使它及其中 悬浮的岩屑易排出地层。 潜在盐酸 （1）四氯化碳 四氯化碳可在120370 范围内水解产生盐酸： （2）四氯乙烷 四氯乙烷可在120260范围内水解产生盐酸： （3）氯化铵甲醛：在80120范围内反应产 生盐酸： 2氢氟酸 作用：除去地层渗滤面的粘土堵塞，恢复地层 的渗透性。 注 意 并不是任何情况下都能使用氢氟酸的。 用氢氟酸酸化地层前，必须用盐酸预处理， 除去碳酸盐，以减少沉淀反应的不利影响。

27、 潜在氢氟酸 （1）氟硼酸 氟硼酸可水解产生氢氟酸： （2）四氟乙烷 四氟乙烷可水解产生氢氟酸： （3）氟化铵甲醛 氟化铵甲醛可反应产生氢氟酸 土 酸 定义：盐酸与氢氟酸的混合酸叫土酸。 盐酸的质量分数在0.060.15范围， 氢氟酸的质量分数在 0.030.15范围。 潜在土酸 1，2二氯1，2二氟乙烷，它可产生土酸 氯化铵氟化铵十甲醛产生土酸 3磷酸 溶解腐蚀产物 溶解灰岩 磷酸的缓冲体系 4、硫酸 硫酸是注水井酸化的一种特殊用酸，它 可通过溶解渗滤面和近井地带的堵塞物 或碳酸盐，恢复和（或）提高地层的渗 透性，在远井起调剖作用。 5、碳酸 碳酸由二氧化碳溶于水中产生。 碳酸可酸化碳酸盐岩

28、地层。 排液时，注意防垢。 6、氨基磺酸 固体酸。 可溶解堵塞物和灰岩 注意： 不能用于温度超过90的地层 7低分子羧酸 通式为RCOOH， 甲酸（R为H）、乙酸（R为C1）、丙酸（R为 C2 ）、混合物。 可用于溶解灰岩 低浓度使用 反应速度慢，深穿透 缓冲体系 羧酸潜在酸 酯类 酸酐 二、酸处理用的添加剂 1.缓速剂 2.缓蚀剂 3.铁稳定剂 4.防乳化剂 5.粘土稳定剂 6.助排剂 7.防淤渣剂 8.润湿反转剂 9.转向剂 1 缓速剂 缓速剂是指加在酸中能延缓酸与地层反应速率 的化学剂。 酸化反应：多相反应，表面反应，扩散 分类 l表面活性剂 l聚合物 （l）表面活性剂 l通过吸附机理起

29、作用的。 l降低酸与地层的反应速率，达到缓速的目的。 l适用的表面活性剂 l阳离子型表面活性剂（如脂肪胺盐酸盐、季铵盐、 吡啶盐） l两性表面活性剂（如磺酸盐化、羧酸盐化、磷酸 酯盐化或硫酸酯盐化的聚氯乙烯烷基苯酚醚） 乳化酸 表面活性剂还可用作乳化剂，将酸乳化在油中，产 生油包酸乳状液而起缓速作用。 配油包酸乳状液的油 l可用甲苯、二甲苯、煤油、柴油、轻质原油或二甲苯与原油 的混合物； 可用的乳化剂 l如十二烷基磺酸及它的烷基胺盐；乳化剂的用量为油质 量的110； 油与酸的体积比可在7：9345：55的范围选择 （2）聚合物 通过稠化机理起缓速作用的。 聚合物在酸中溶解使酸稠化，减小氢离子向

30、地层表 面的扩散速率控制表面反应速率 可用于稠化酸的聚合物： l黄胞胶、聚乙二醇、聚-N-乙烯吡咯烷酮、聚二 烯丙基二甲基氯化铵、聚丙烯酰胺 l丙烯酰胺与2-丙烯酸胺基-2-甲基-丙基磺酸钠共 聚物等。 二、酸处理用的添加剂 1.缓速剂 2.缓蚀剂 3.铁稳定剂 4.防乳化剂 5.粘土稳定剂 6.助排剂 7.防淤渣剂 8.润湿反转剂 9.转向剂 2缓蚀剂 缓蚀剂是指少量加入就能大大减少金属腐 蚀的化学剂。 （1）吸附膜型缓蚀剂 l含有氮、氧和（或）硫元素， l这些元素最外层均有未成键的电子对，在金 属表面吸附，控制金属的腐蚀。 （2）“中间相”型缓蚀剂 通过“中间相”的形成起缓蚀作用。 二、酸

31、处理用的添加剂 1.缓速剂 2.缓蚀剂 3.铁稳定剂 4.防乳化剂 5.粘土稳定剂 6.助排剂 7.防淤渣剂 8.润湿反转剂 9.转向剂 3铁稳定剂 钢铁腐蚀产物（如氧化铁、硫化亚铁）和含 铁矿物（如菱铁矿、赤铁矿）在酸中的溶解， 都可在乏酸中产生Fe2+和Fe3+。 pH7.7 pH2.2 Fe3+在pH升高时水解重新生成沉淀（或称二次 沉淀），堵塞地层。 （1）络合剂或螯合剂 可与Fe3+络合或螯 合，使它在乏酸中 不水解。 （2）还原剂 将Fe3+还原至Fe2+， 达到稳的目的。 二、酸处理用的添加剂 1.缓速剂 2.缓蚀剂 3.铁稳定剂 4.防乳化剂 5.粘土稳定剂 6.助排剂 7.防

32、淤渣剂 8.润湿反转剂 9.转向剂 4、防乳化剂 原油中的天然表面活性剂、加入酸中的表 面活性剂以及酸化产生的岩石微粒（粒径 小于1 m），都有一定的乳化作用，它 们可使原油与酸形成乳状液，影响乳化后 乏酸的排出。 （1）有分支结构的表面活性剂 易于在界面上吸附，但不能稳定乳状液 （2）互溶剂 减少表面活性剂在原油和酸界面上吸附，使酸 化过程形成的液珠易于聚并 。 二、酸处理用的添加剂 1.缓速剂 2.缓蚀剂 3.铁稳定剂 4.防乳化剂 5.粘土稳定剂 6.助排剂 7.防淤渣剂 8.润湿反转剂 9.转向剂 5、粘土稳定剂 酸： 将粘土中的钠土转变氢土，起稳定作用。 属非永久性的粘土稳定剂：当地

33、层恢复注水或采油时， 地层水中的钠离子可通过离子交换逐渐将此氢土再转变 为钠土而恢复它的膨胀性。 有机阳离子型聚合物： l通过化学吸附起稳定粘土作用。 l属永久性的粘土稳定剂：耐温、耐酸、耐盐、耐流体冲刷 二、酸处理用的添加剂 1.缓速剂 2.缓蚀剂 3.铁稳定剂 4.防乳化剂 5.粘土稳定剂 6.助排剂 7.防淤渣剂 8.润湿反转剂 9.转向剂 6助排剂 为减少二次沉淀对地层的伤害，可用助排剂使乏酸 易从地层排出。 （1）表面活性剂 l要求这类表面活性剂耐酸、耐盐，即使在浓酸和 高含盐条件下仍能有效地降低界面张力，减小 Jamin效应，使乏酸易从地层排出。 l胺盐型表面活性剂、季铵盐型表面活

34、性剂、吡啶 盐型表面活性剂、非离子-阴离子型表面活性剂 l含氟表面活性剂：在酸化条件下有优异的降低界 面张力能力，是理想的助排剂。 （2）增能剂 注酸液前，向地层注入一个段塞的增能剂，提 高近井地带的压力，使乏酸易从地层排出。 高压氮气是最常用的增能剂。它由液氮产 生这类助排剂主要用于低压地层的酸化。 二、酸处理用的添加剂 1.缓速剂 2.缓蚀剂 3.铁稳定剂 4.防乳化剂 5.粘土稳定剂 6.助排剂 7.防淤渣剂 8.润湿反转剂 9.转向剂 7、防淤渣剂 酸化淤渣是由于酸中的H+和酸中含有的Fe2+、Fe3+可与 胶质、沥青质中的含硫部分、含氮部分产生下面的反 应或络合引起 。 油溶性表面活

35、性剂 脂肪酸、烷基苯磺酸等， 吸附在酸与油的界面上，减少酸与油的接触，而进入油中 的表面活性剂，则可按极性相近规则与胶质、沥青质中的 含硫部分、含氮部分结合，减少胶质、沥青质与酸反应及 与铁离子络合，起防淤渣作用； 铁稳定剂 l通过螯合酸中的Fe2+、Fe3+或将Fe3+还原为Fe2+，减少淤渣的生 成； 芳香烃溶剂 l如苯、甲苯、二甲苯或它们的混合物， l作为酸与原油间的缓冲段塞，减少它们的接触和淤渣的生成 二、酸处理用的添加剂 1.缓速剂 2.缓蚀剂 3.铁稳定剂 4.防乳化剂 5.粘土稳定剂 6.助排剂 7.防淤渣剂 8.润湿反转剂 9.转向剂 8润湿反转剂 酸中的缓蚀剂在油井近井地带吸

36、附，可将地 层的亲水表面反转为亲油表面，减小地层对 油的渗透率，影响酸化效果。 表面活性剂 l聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚、磷酸酯盐化的聚氧乙烯 聚氧丙烯烷基醇醚或它们的混合物 l在地层表面按极性相近规则吸附第二吸附层而起润湿 反转作用。 互溶剂 l乙二醇丁醚和二乙二醇乙醚或它们的混合物。 l互溶剂是通过解吸地层表面吸附的缓蚀剂，恢复地层表面 的亲水性而起作用。 二、酸处理用的添加剂 1.缓速剂 2.缓蚀剂 3.铁稳定剂 4.防乳化剂 5.粘土稳定剂 6.助排剂 7.防淤渣剂 8.润湿反转剂 9.转向剂 9转向剂 暂时堵塞剂，能暂时封堵高渗透层，使酸转向低 渗透层，提高酸化效果。 粒状暂堵剂 l苯

37、甲酸、硼酸等、油溶性树脂等 l通过水溶或油溶的方法解堵。 冻胶型暂堵剂 l铬冻胶、硼冻胶等， l通过加在其中的破胶剂解堵。 泡沫 l通过气泡在高渗透层叠加的Jamin效应封堵高渗透层， 地层中的油可解除泡沫产生的堵塞 第八章 压裂液及压裂用添加剂 压裂：用压力将地层压开，形成裂缝 并用支撑剂将它支撑起来，以减小流 体流动阻力的增产、增注措施。 压裂液:压裂过程中所用的液体。 一、压裂液 要求 粘度高 摩阻低 滤失量少 对地层无伤害 配制简便 材料来源广 成本低 分类 水基压裂液 油基压裂液 稠化水压裂液 水基冻胶压裂液 水包油压裂液 水基泡沫压裂液 粘弹性表面活性剂压裂液 稠化油压裂液 油基冻

38、胶压裂液 油包水压裂液 油基泡沫压裂液 水基压裂液 定义：以水做溶剂或分散介质配成的压裂液。 （1）稠化水压裂液 l稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。 l配稠化水压裂液时，可利用协同效应 协同效应是指混合稠化剂的稠化能力比在相同条件下 参加混合的任一稠化剂单独存在时的稠化能力强。 （2）水基冻胶压裂液 组成：水、成胶剂、交联剂和破胶剂配成。 成胶剂可采用表59中任一种稠化剂。 交联剂则决定于稠化剂可交联的基团和交联 条件（表5-11）。 破胶剂主要用过氧化物，通过化降解破胶。 交联反应 （1）甲醛对PAM的交联反应 （2）硼酸对GM的交联反应 （3）铬的多核羟桥络离子对HPAM的交联反应 （

39、3）水包油压裂液 组成：水、油和乳化剂配成。 l水 l淡水；盐水；稠化水（稠化水包油压裂液即聚合物乳 状液） l油 l原油；馏分油（如煤油、柴油或凝析油） l乳化剂 l离子型；非离子型；两性表面活性剂 lHLB值应在818范围， 稠化水包油压裂液 （聚合物乳状液） 能用在比较高的温度（ 160 ）下 有很好的降阻性能 能自动破乳排液 l选用阳离子型表面活性剂作乳化剂：易吸附于地层表面引 起破乳， l采用浊点低于地层温度的非离子型表面活性剂作乳化剂： 当地层温度高于乳化剂浊点时，它即析出，引起破乳，使 高粘的乳状液转化为低粘的油和水，易从地层排出。 （4）水基泡沫压裂液 水基泡沫压裂液是指以水作

40、分散介质，以气作分散 相的压裂液。 低粘度（但悬砂能力强）、低摩阻、低滤失量、 低含水量、压裂后易于排出、对地层污染少。 水：淡水、盐水、稠化水 气：二氧化碳、氮气、天然气 起泡剂：烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯 盐、季铵盐和OP型表面活性剂。 分类 水基压裂液 油基压裂液 稠化水压裂液 水基冻胶压裂液 水包油压裂液 水基泡沫压裂液 稠化油压裂液 油基冻胶压裂液 油包水压裂液 油基泡沫压裂液 2油基压裂液 油基压裂液是以油做溶剂或分散介质配 成的压裂液。 适用于压裂水敏地层（有可膨胀粘土的地层）。 （1）稠化油压裂液 将稠化剂溶于油中配成。 （a）脂肪酸皂 l脂肪酸根的碳原子数必须大于8

41、。 l超过一定浓度以后，脂肪酸皂可在油中形成结构， 产生结构粘度，将油稠化。 脂肪酸铝皂 (b)磷酸酯 使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝）活化 （c）油溶性聚合物 在油中超过一定浓度，即可形成结构，产生结构粘度， 将油稠化。 （2）油基冻胶压裂液 当油中稠化剂的浓度足够大时，稠化油 压裂液就转化为油基冻胶压裂液。 油基冻胶比稠化油有更高的粘度，有更好 的携砂能力，能用于压裂更深的地层。 （3）油包水压裂液 组成：油、水和乳化剂组成。 l油：原油、柴油或煤油 l水：淡水或盐水 l乳化剂：Span80 （溶于油中）、月桂酰二乙醇胺 （溶于水中） l优点：粘度高、悬砂能力强、滤失量低、

42、对油层伤害小 l缺点：流动摩阻很高。 油包酸压裂液： l油包酸压裂液不仅可减轻酸对管线的腐蚀， l在乳状液破坏后，还可给出酸液，将压裂产 生的裂缝溶蚀加宽，提高压裂效果。 （4）油基泡沫压裂液 油基泡沫压裂液主要由油、气和起泡剂组成。 油：原油、柴油或煤油 气体：二氧化碳和氮 起泡剂：含氟的聚合物 二、压裂用添加剂 防乳化剂 粘土稳定剂 助排剂 润湿反转剂 支撑剂 破坏剂 减阻剂 降滤失剂 1支撑剂 支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放 后用以支撑裂缝的物质。 好的支撑剂：密度低、强度高、化学稳定性 好、便宜易得。 支撑剂的粒径：一般在 0.41.2mm范围。 l天然支撑剂：石英砂、铝矾土、

43、氧化铝、锆石 和核桃壳等。 l高强度的支撑剂：烧结铝矾土（烧结陶粒）、铝合 金球和塑料球等。 l低密度的支撑剂：微孔烧结铝矾土（微孔烧结陶 粒）及核桃壳等。 l化学稳定性好的支撑剂：酚醛树脂覆盖的砂粒或 有机硅覆盖的砂粒 2破坏剂 在指定时间内能将压裂液的粘度减到足 够低的化学剂。由于破坏后的压裂液易 从地层排出，因此可减小压裂液对地层 的污染。 压裂液中使用的破坏剂主要是破胶剂。 （1）过氧化物 过氧化物是含有过氧基（-O-O-）的化合物 过氧化物是通过聚合物氧化降解，破坏冻 胶结构 （2）酶 酶是一种特殊的蛋白质 l-淀粉酶、-淀粉酶、纤维酶、纤维酸、蔗糖 酶、麦芽糖酶等， l对聚糖水解降

44、解起催化作用，破坏冻胶结构。 酶只能用于温度低于65和pH值在3.58 范的条件下。 （3）潜在酸 潜在酸是在一定条件下 能转变为酸的物质。 机理：通过改变条件（pH 值），使冻胶交联结构破 坏而起作用。 （4）潜在螯合剂 潜在螯合剂是在一定条件下能转变 为可螯合交联剂的物质。 低于60、60和高于60的条件 下水解产生草酸或丙二酸，螯合作为 交联剂的金属离子，破坏冻胶的交联 结构。 油基冻胶破胶剂是通过竞争络合的 机理使油基冻胶破胶。 3、减阻剂 压裂液减阻剂是指在紊流状态下能 减小压裂液流动阻力的化学剂。 它是通过储藏紊流能量的机理减 小压裂液的流动阻力。 聚合物可同时是稠化剂和减阻剂。

45、l在高质量浓度使用时，它是稠化剂； l在低质量浓度使用时，它是减阻剂 。 水基压裂液用水减阻剂 油基冻胶减阻剂 4、降滤失剂 能减少压裂液从裂缝中向地层漏失的化学剂。 减少压裂液对地层的污染，并可在压裂时使压力迅速 提高。降滤失剂在压裂后能被溶掉，不会污染地层。 （l）水溶性降滤失剂：如水溶性聚合物、水溶性皂、 水溶性盐等。 （2）油溶性降滤失剂：蜡、奈、蒽、松香、松香二 聚物、聚苯乙烯、苯乙烯与甲苯乙烯共聚物、乙烯与 乙酸乙烯酯共聚物等。 （3）酸溶性降滤失剂：石英粉、碳酸钙粉等。 第九章 油水井防砂 油水井出砂的危害 堵塞地层 堵塞和磨损管线和设备 井壁坍塌 油水井出砂的原因 1. 骨架砂

46、（主要由于胶结不好） 2. 孔道砂（主要由于砂粒的直径小于孔道平均 孔径的1/3） 化学防砂 人工井壁防砂 机械防砂 化学桥接防砂 化学胶结防砂 滤砂管防砂 绕丝筛管防砂 防砂方法分类 一、化学桥接防砂法 定义：由桥接剂将松散的砂在它们接触点处桥接 起来，达到防砂的目的 。 桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起来的化学剂。 桥接剂 无机阳离子型聚合物：由铝离子和锆离 子组成的多核羟桥络离子。 有机阳离子型聚合物 支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物 二、化学胶结防砂法 定义：用胶结剂将松散的砂在它们接触点处胶结起来， 达到防砂的目的 。 胶结剂：能将松散砂粒在接触点处胶结起来的化学剂。 胶

47、结剂防砂步骤 1. 地层的预处理 若要顶替出砂层中的原油，可用盐水 若要除去砂粒表面的油，可用油溶剂处理。 （油溶剂包括液化石油气，汽油、煤油)。 若要除去影响胶结剂固化的碳酸盐，可用盐酸。 若要为砂准备一个为胶结剂润湿的表面，可用 醇或醇醚，如正己醇、乙二醇丁醚。 2、胶结剂的注入 为使胶结剂均匀注入，在注胶结剂前可先注一段 塞转向剂，它可减小高渗透层的渗透率，使砂层 各处的渗透率拉平，因此胶结剂可均匀地分散入 砂层。 （异丙醇、柴油和乙基纤维素的混合物就是一种转 向剂） 3、增孔液的注入 作用：将多余胶结剂推至地层深 处的液体。 要求： l增孔液不溶解胶结剂 l不影响胶结剂固化。 4、胶结

48、剂的固化 若固化剂在胶结剂注入时已加入，这一 步骤是关并侯凝。 若固化剂注入时未加入，这一步骤是先 注入固化剂再关井侯凝。 胶结剂 1无机胶结剂 （2）硅酸钙 可依次向砂层注入硅酸钠溶液、增孔油和氯化钙 （1）硅酸： 可依次向砂层注入硅酸钠溶液、增乳油和盐酸 2有机胶结剂 （1）冻胶型胶结剂（铬冻胶、锆冻胶） （2）树脂型胶结剂（脲醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、呋 喃树脂） （3）聚氨基甲酸酯型胶结剂 偶合剂 （-氨丙基三乙氧基甲硅烷） 定义 偶合剂是指能加强防砂胶结剂与砂粒表面结 合的化学剂。 一些重要的偶合剂 作用机理 以-氨丙基三乙氧基甲硅烷为例说明： （聚甲硅醇）（-氨丙基三乙氧基甲硅烷） 聚甲硅醇的羟基部分可通过氢键与砂粒表 面的羟基结合，其余部分与胶结剂结合，从而提 高胶结剂的胶结效果。 水解 缩合 三、人工井壁防砂法 1填砂胶结法 2 树脂涂敷砂法 3水泥砂浆法 4水泥熟料法 四、滤砂管防砂法 这一方法是先 向亏空砂层填 砂，然后将滤 砂管下至出砂 层段，即可达 到防砂的目 的 五、绕丝筛管砾石充填防砂法 先用砂充填亏空砂层 然后将绕丝筛管（绕有不锈钢丝的丝间缝宽 0.20.3 mm的割缝油管或钻孔油管）下至出 砂层段， 再用携砂液将砾石