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本書(shū)共分為七章，分別介紹了油氣開(kāi)采過(guò)程中的注水、酸化、水力壓裂、化學(xué)堵水及調(diào)剖、原油乳狀液與破乳、原油的清防蠟與降凝降黏、化學(xué)驅(qū)油等方面的原理知識(shí)、工藝、各工藝過(guò)程中的處理劑和工作液。本書(shū)可作為高等院校與石油工程有關(guān)的本科生和研究生的專業(yè)教材，也可供從事石油天然氣開(kāi)采和油田化學(xué)等工作的工程技術(shù)人員、研究人員參考。

叢書(shū)前言

油田化學(xué)是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一個(gè)交叉學(xué)科，針對(duì)油氣田開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)問(wèn)題，涉及石油鉆井、固井、完井、油氣增產(chǎn)的酸化、壓裂、提高采收率等各方面，是化學(xué)和石油工程結(jié)合的特殊學(xué)科。石油開(kāi)發(fā)中的泥漿工程師、固井工程師、采油工程師、井下作業(yè)工程師都要具備油田化學(xué)知識(shí)。油田化學(xué)已經(jīng)是油氣田開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)中必需的知識(shí)，也是保證油氣正常生產(chǎn)的技術(shù)。

隨著石油化工的發(fā)展，一些高性能、專用性的高分子材料、表面活性劑和無(wú)機(jī)材料相繼問(wèn)世，高分子工業(yè)、表面活性劑工業(yè)和無(wú)機(jī)材料有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。由于這些材料具有多種應(yīng)用功能，在原油勘探開(kāi)發(fā)（鉆井、固井）、油井增產(chǎn)、提高采收率、稠油開(kāi)采輸送、石油工程材料保護(hù)、油田環(huán)境治理中都是必不可少的化學(xué)品。目前油田化學(xué)方面的叢書(shū)很少，為此我們編寫(xiě)了油田化學(xué)叢書(shū)。

本套叢書(shū)在高分子、表面活性劑、石油地質(zhì)及開(kāi)發(fā)知識(shí)的基礎(chǔ)上，介紹了高分子材料、表面活性劑和無(wú)機(jī)材料在石油工程各環(huán)節(jié)中應(yīng)用研究的最新進(jìn)展，由西南石油大學(xué)油田化學(xué)教研室組織編寫(xiě)。作者根據(jù)多年來(lái)在高分子材料、表面活性劑和無(wú)機(jī)材料及其在油氣田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷的探討，將相關(guān)的研究工作和心得融合在書(shū)中。本叢書(shū)包括《石油化學(xué)工程》《油田用聚電解質(zhì)的合成及應(yīng)用》《油田化學(xué)品的制備及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用》《表面活性劑及其在石油工程中的應(yīng)用》《特殊油氣井化學(xué)工作液》五冊(cè)。分別介紹了鉆井、固井、完井、酸化、壓裂、提高采收率等方面用離子型聚合物的合成、應(yīng)用、特性、作用機(jī)理；油田化學(xué)品的主要制備方法，油氣田鉆井、固井、酸化、壓裂、堵水調(diào)剖、化學(xué)驅(qū)油、防垢除垢、腐蝕與保護(hù)、集輸和水處理方面化學(xué)品的制備及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方法；表面活性劑在石油工程各環(huán)節(jié)中應(yīng)用研究的最新進(jìn)展；改善工作液材料、處理劑及工作液配方在固井、酸化、壓裂、三次采油等方面的應(yīng)用。

本套叢書(shū)可作為油氣田應(yīng)用化學(xué)、石油工程、油氣田材料工程等學(xué)科的本科高年級(jí)學(xué)生、研究生課外閱讀書(shū)籍，也可作為相關(guān)油田化學(xué)工程技術(shù)人員和油田化學(xué)助劑生產(chǎn)單位技術(shù)人員參考用書(shū)。

西南石油大學(xué)油田化學(xué)教研室

2017年2月

前言

油田化學(xué)是一個(gè)交叉學(xué)科，主要解決油氣開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、集輸中與化學(xué)有關(guān)的技術(shù)和工程問(wèn)題。而油田化學(xué)添加劑作為工作液的基本處理劑，用于注水、壓裂、酸化、堵水調(diào)剖、提高采收率、原油破乳脫水和油氣集輸?shù)榷鄠€(gè)作業(yè)中，應(yīng)用十分廣泛。油田化學(xué)處理劑涉及表面化學(xué)及表面活性劑、聚合物化學(xué)及物理、有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)化合物及油氣鉆采、油層物理、油氣地質(zhì)、油氣集輸?shù)榷喾N學(xué)科知識(shí)。

本書(shū)主要介紹了油氣開(kāi)采過(guò)程中的注水、酸化、水力壓裂、化學(xué)堵水與調(diào)剖、原油乳狀液與破乳、原油的清防蠟與降凝降黏和化學(xué)驅(qū)油等方面的原理知識(shí)、工藝、各工藝過(guò)程中的處理劑和工作液。本書(shū)可作為高等院校石油工程有關(guān)的本科生和研究生的專業(yè)教材，也可供從事石油天然氣開(kāi)采和油田化學(xué)等工作的工程技術(shù)人員、研究人員參考。全書(shū)共分為7章，書(shū)中第1章至第4章由馬喜平編寫(xiě)；第5章至第7章由全紅平編寫(xiě)。

本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中，參閱了大量文獻(xiàn)資料，在此對(duì)所引用文獻(xiàn)的作者表示感謝！同時(shí)，本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到了西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院油田化學(xué)研究所各位同仁的支持與幫助，在此一并感謝！

由于我們水平有限，書(shū)中個(gè)別觀點(diǎn)難免有不當(dāng)之處，敬請(qǐng)專家、讀者批評(píng)指正。

編著者

2018年1月

第1章注水

1.1注水水源選擇及水質(zhì)要求1

1.1.1注水水源的選擇1

1.1.2注水水質(zhì)指標(biāo)3

1.2注水水處理技術(shù)6

1.2.1注水水質(zhì)處理措施6

1.2.2注水水質(zhì)處理設(shè)備7

1.2.3注水系統(tǒng)9

1.2.4注水井投注10

1.2.5水處理工藝11

1.3水處理化學(xué)劑13

1.3.1絮凝劑13

1.3.2殺菌劑15

1.3.3除氧劑22

1.3.4緩蝕劑23

1.3.5阻垢劑25

參考文獻(xiàn)30

第2章酸化

2.1酸化增產(chǎn)原理32

2.1.1酸處理工藝分類32

2.1.2酸化增產(chǎn)原理33

2.1.3地層的傷害36

2.2酸液體系37

2.2.1酸液類型及選擇37

2.2.2鹽酸38

2.2.3鹽酸-氫氟酸(土酸)及多組分酸39

2.2.4甲酸和乙酸40

2.2.5粉狀酸40

2.2.6其他無(wú)機(jī)酸41

2.2.7緩速酸41

2.3酸液添加劑43

2.3.1酸液添加劑及選擇43

2.3.2緩蝕劑44

2.3.3鐵離子穩(wěn)定劑47

2.3.4表面活性劑48

2.3.5黏土穩(wěn)定劑49

2.3.6增黏劑和降阻劑50

2.4酸化工藝50

2.4.1酸化處理井層的選擇50

2.4.2常用酸化工藝51

參考文獻(xiàn)55

第3章水力壓裂

3.1水力壓裂造縫機(jī)理58

3.1.1地應(yīng)力場(chǎng)58

3.1.2地應(yīng)力場(chǎng)確定60

3.1.3裂縫的形態(tài)及方位61

3.1.4影響裂縫形成的因素62

3.2壓裂液62

3.2.1水基壓裂液65

3.2.2水基壓裂液添加劑72

3.2.3泡沫壓裂液84

3.2.4油基壓裂液89

3.2.5清潔壓裂液90

3.3壓裂液性能評(píng)價(jià)92

3.3.1流變性能93

3.3.2壓裂液的濾失性93

3.3.3壓裂液的降阻率93

3.3.4壓裂液的破膠性能93

3.3.5壓裂液的界面張力與潤(rùn)濕性能93

3.3.6壓裂液殘?jiān)?4

3.3.7壓裂液與地層流體的配伍性94

3.3.8壓裂液交聯(lián)時(shí)間94

3.3.9壓裂液對(duì)基巖滲透率的傷害率測(cè)定94

3.3.10壓裂液的溶解性94

3.4壓裂工藝技術(shù)95

3.4.1分層及選擇性壓裂95

3.4.2控縫高壓裂技術(shù)97

3.4.3測(cè)試壓裂技術(shù)98

參考文獻(xiàn)98

第4章化學(xué)堵水及調(diào)剖

4.1油井堵水100

4.2堵水方法102

4.3堵水劑分類102

4.3.1選擇性堵水劑103

4.3.2非選擇性堵水劑115

4.3.3化學(xué)堵水劑總結(jié)與發(fā)展趨勢(shì)122

4.4注水井調(diào)剖123

4.4.1注水井調(diào)剖的概念及意義123

4.4.2注水井調(diào)剖劑124

4.5注水井調(diào)剖的發(fā)展趨勢(shì)132

4.6用于蒸汽采油的高溫堵水劑133

4.6.1泡沫高溫堵水劑134

4.6.2氧化鎂沉淀134

4.6.3聚合物乳膠濃縮液134

4.7高溫注蒸汽調(diào)剖劑135

4.7.1高溫調(diào)剖劑選擇依據(jù)136

4.7.2性能指標(biāo)確定136

4.7.3高溫調(diào)剖劑性能評(píng)價(jià)體系136

參考文獻(xiàn)137

第5章原油乳狀液與破乳

5.1原油乳狀液及其性質(zhì)139

5.1.1原油乳狀液的生成139

5.1.2影響原油乳狀液穩(wěn)定的因素141

5.1.3原油乳狀液的性質(zhì)147

5.1.4原油乳狀液的危害150

5.2原油脫水方法和原理151

5.2.1物理沉降分離151

5.2.2電脫水152

5.2.3潤(rùn)濕聚結(jié)脫水154

5.2.4化學(xué)破乳法154

5.2.5生物破乳法155

5.3原油化學(xué)破乳劑及其評(píng)價(jià)方法156

5.3.1原油破乳劑發(fā)展概況156

5.3.2原油破乳劑的分類158

5.3.3常用化學(xué)破乳劑159

5.3.4化學(xué)破乳劑的評(píng)價(jià)指標(biāo)167

5.4原油化學(xué)破乳劑的破乳機(jī)理168

5.4.1原油乳狀液破乳理論168

5.4.2破乳過(guò)程169

5.4.3原油破乳劑的破乳機(jī)理170

參考文獻(xiàn)171

第6章原油的清防蠟與降凝降黏

6.1蠟的化學(xué)結(jié)構(gòu)及特征173

6.1.1蠟的化學(xué)結(jié)構(gòu)173

6.1.2蠟的特征175

6.2油井結(jié)蠟影響因素及結(jié)蠟現(xiàn)象175

6.2.1油井結(jié)蠟影響因素分析175

6.2.2油井結(jié)蠟現(xiàn)象178

6.3油井清蠟技術(shù)179

6.3.1機(jī)械清蠟179

6.3.2熱力清蠟181

6.3.3化學(xué)清蠟183

6.4油井防蠟技術(shù)186

6.4.1油管內(nèi)襯與涂層防蠟186

6.4.2強(qiáng)磁防蠟技術(shù)188

6.4.3化學(xué)防蠟技術(shù)189

6.4.4微生物清防蠟技術(shù)194

6.4.5其他防蠟方法196

6.5化學(xué)藥劑清防蠟的施工方法196

參考文獻(xiàn)197

第7章化學(xué)驅(qū)油

7.1采收率與影響采收率的因素200

7.1.1采收率200

7.1.2影響采收率的因素201

7.2聚合物驅(qū)油203

7.2.1聚合物驅(qū)油機(jī)理204

7.2.2聚合物驅(qū)油劑206

7.2.3聚合物驅(qū)油的研究進(jìn)展210

7.3表面活性劑驅(qū)油211

7.3.1表面活性劑驅(qū)油機(jī)理212

7.3.2表面活性劑驅(qū)油技術(shù)215

7.3.3化學(xué)驅(qū)油用表面活性劑研究進(jìn)展217

7.4堿驅(qū)油218

7.4.1堿驅(qū)油的作用機(jī)理219

7.4.2堿驅(qū)油的適用條件219

7.4.3堿驅(qū)油的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)220

7.5三元復(fù)合驅(qū)油220

7.5.1三元復(fù)合驅(qū)油的作用機(jī)理221

7.5.2影響復(fù)合驅(qū)油的因素223

參考文獻(xiàn)223

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