表面活性劑在油田中的應用

第1章表面活性劑基礎(chǔ)知識……………………………………… 1
l。1界面和表面………………………………………………… 1
1·2表面張力…………………………………………………… 1
1．3表面活性與表面活性劑…………………………………… 2
1．4表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特點與分類………………………… 4
1．5表面活性劑水溶液的性質(zhì)…………………………………… 7
1·6表面活性劑在界面上的吸附………………………………… 10
1·6·1吸附………………………………………………………10
1·6。2 gibbs吸附………………………………………………11
1．6．3吸附層結(jié)構(gòu)………………………………………………]4
1·6·4表面張力最低值現(xiàn)象……………………………………22
1·6·5表面張力的時間效應……………………………………23
1·6·6表面活性劑在固液界面上的吸附…………………… 23
1·7表面活性劑的親水親油平衡值及表面活性劑的溶解度…… 31
1·7·1親水親油平衡值…………………………………………31
1·7·2表面活性劑的溶解度……………………………………35
1·8表面活性劑的作用…………………………………………… 36
1·8．1潤濕作用和滲透作用……………………………………36
l·8·2乳化作用…………………………………………………38
1·8·3增溶作用…………………………………………………39
1·8·4起泡和消泡作用…………………………………………39
l·8·5洗滌作用…………………………………………………40
1．8．6其他作用…………………………………………………41
l。 9表面活性劑的用途……………………………………………41
參考文獻…………………………………………………………… 42
第2章表面活性劑在鉆井中的應用…………………………… 44
2．1鉆井液化學…………………………………………………… 45
2．1．1鉆井液的作用……………………………………………45
2．1．2鉆井液的組成……………………………………………45
2．1．3鉆井液體系的分類………………………………………5l
2．1．4鉆井液體系的選擇 ……………………………………57
2．2鉆井液降濾失劑……………………………………………… 59
2．2．1降濾失劑的作用機理……………………………………60
2．2．2降濾失劑的分子結(jié)構(gòu)……………………………………63
2．2．3降濾失劑的選擇…………………………………………64
2．2．4降濾失劑的耐鹽性………………………………………67
2．2．5常用的降濾失劑…………………………………………68
2．3降黏劑、增黏劑與流型調(diào)節(jié)劑……………………………… 7l
2．3．1常用的降黏劑……………………………………………7l
2．3．2降黏劑的作用機理………………………………………75
2．3．3增黏劑與流型改進劑……………………………………77
2．4乳化劑和乳化鉆井液………………………………………… 80
2．4．1鉆井液中乳化劑的類型…………………………………80
2．4．2鉆井液用乳化劑…………………………………………82
2．5起泡劑、泡沫鉆井液和消泡劑……………………………… 84
2．5．1起泡劑和泡沫鉆井液……………………………………84
2．5．2消泡劑……………………………………………………88
2．6潤滑劑與解卡液……………………………………………… 89
2．6．1鉆井液用潤滑劑…………………………………………89
2．6．2解卡液……………………………………………………91
2．7其他處理劑…………………………………………………… 9l
2．7．1絮凝劑……………………………………………………9l
2．7．2頁巖、泥巖抑制劑………………………………………93
2．8水泥外加劑…………………………………………………… 93
2．8．1緩凝劑……………………………………………………94
2．8．2分散劑……………………………………………………94
2．8．3降失水劑…………………………………………………94
2．8．4防氣竄水泥外加劑 …··：…………………………95
2．8．5隔離液和沖洗液…………………………………………95
參考文獻…………………………………………………………… 95
第3章表面活性劑在油水井處理中的應用…………………… 96
3．1表面活性劑在調(diào)剖堵水中應用……………………………… 96
3．1．1水井調(diào)剖劑………………………………………………96
3．1．2油井堵水劑………………………………………………99
3．1．3表面活性劑在油水井處理中的應用……………………101
3．1．4堵水用新型表面活性劑…………………………………104
3．2表面活性劑在酸化中的應用………………………………… 105
3．2．1酸液…………………………………………………… 105
3．2．2酸化用表面活性劑………………………………………106
3．2．3酸化用黏彈性表面活性劑………………………………108
3．3表面活性劑在壓裂中的應用………………………………… 110
3．3．1壓裂液………………………………………………… 110
3．3．2壓裂用表面活性劑………………………………………111
3．3．3壓裂用黏彈性表面活性劑………………………………112
3．4表面活性劑在油井清防蠟中的應用………………………… 114
3．4．1蠟與結(jié)蠟……………………………………………… 114
3．4．2油井防蠟方法……………………………………………114
3．4．3表面活性劑型防蠟劑……………………………………115
3．4．4稠環(huán)芳香烴型防蠟劑……………………………………118
3．4．5聚合物型防蠟劑…………………………………………119
3．4．6防蠟劑的使用方法和發(fā)展趨勢…………………………123
3．4．7表面活性劑在油井清蠟中的作用………………………124
3．4．8清蠟劑的發(fā)展趨勢………………………………………127
參考文獻………………………………………………………… 128
第4章表面活性劑在化學驅(qū)中的應用………………………… 130
4．1表面活性劑在一元驅(qū)中的應用……………………………… 131
4．1．1在表面活性劑驅(qū)中的應用………………………………132
4．1．2在堿水驅(qū)中的應用………………………………………156
4．1．3在聚合物驅(qū)中的應用……………………………………160
4．2表面活性劑在二元驅(qū)中的應用……………………………… 176
4．2．1在表面活性劑／堿復合驅(qū)中的應用……………………177
4．2．2在表面活性劑／聚合物復合驅(qū)中的應用………………181
4．2．3在堿／聚合物復合驅(qū)中的應用…………………………184
4．3表面活性劑在三元復合驅(qū)中的應用………………………… 191
4．3．1 asp三元復合驅(qū)機理……………………………………191
4．3．2表面活性劑對界面張力和界面膜的影響………………203
4．3．3低濃度體系相行為及中間混合層結(jié)構(gòu)…………………208
4．3．4低堿三元體系對驅(qū)油的影響 …………………………213
4．3．5 asp三元復合驅(qū)礦場試驗實例 ………………………218
4．4表面活性劑在泡沫復合驅(qū)的應用 ………………………… 222
4．4．1泡沫…………………………………………………… 223
4．4．2泡沫驅(qū)機理 ……………………………………………224
4．4．3泡沫復合驅(qū)礦場試驗實例………………………………226
參考文獻………………………………………………………… 231
第5章表面活性劑在原油乳狀液破乳中的應用……………… 236
5．1原油乳狀液………………………………………………… 236
5．1．1原油乳狀液的形成………………………………………236
5．1．2原油乳狀液中的成膜物質(zhì)………………………………238
5．1．3原油乳狀液的穩(wěn)定性……………………………………242
5．1．4原油乳狀液的性質(zhì)………………………………………253
5．2破乳方法及破乳機理………………………………………… 254
5．2．1破乳方法……………………………………………… 255
5．2．2破乳機理……………………………………………… 257
5．3原油破乳劑………………………………………………… 272
5．3．1原油破乳劑的性質(zhì)………………………………………273
5．3．2國內(nèi)外破乳劑發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………274
5．3．3原油破乳劑研制進展……………………………………282
參考文獻………………………………………………………… 295
第6章表面活性劑在油田污水處理中的應用………………… 297
6．1油田污水…………………………………………………… 299
6．2表面活性劑在油田污水緩蝕中的應用……………………… 300
6．2．1緩蝕劑的分類……………………………………………301
6．2．2緩蝕用表面活性劑………………………………………301
6．3表面活性劑在油田污水殺菌中的應用……………………… 303
6．3．1油田水中常見的細菌類型………………………………303
6．3．2油田污水常用的殺菌劑…………………………………304
6．4表面活性劑在油田污水除油中應用………………………… 308
6．5表面活性劑在油田污水防垢中的應用……………………… 310
6．5．1油田常見水垢……………………………………………310
6．5．2油田常用防垢劑…………………………………………311
6．6表面活性劑在油田污水絮凝中的應用……………………… 312
6．6．1陽離子高分子絮凝劑……………·……………………313
6．6．2兩性有機高分子絮凝劑…………………………………313
6．6．3非離子型絮凝劑…………………………………………313
參考文獻………………………………………………………… 314
第7章磺酸鹽類表面活性劑的制備及應用…………………… 315
7．1烷基芳基磺酸鹽的制備方法………………………………… 318
7．1．1 7一十八烷基苯磺酸鈉的合成…………………………318
7．1．2烯烴縮合法制烷基苯從而制備烷基芳基磺酸鹽………322
7．2重烷基苯磺酸鹽 …………………………………………… 328
7．2．1空氣干燥……………………………………………… 329
7．2．2三氧化硫體發(fā)生…………………………………………330
7．2．3磺化反應部分……………………………………………330
7．2．4老化、水解…………………………………………… 331
7．2．5中和部分……………………………………………… 331
7．2．6重烷基苯磺酸鹽的分析…………………………………331
7．2．7重烷基苯磺酸鹽界面張力………………………………331
7．3烷基萘磺酸鹽的合成………………………………………… 332
7．3．1萘的烷基化…………………………………………… 333
7．3．2烷基萘的磺化……………………………………………334
7．3．3烷基萘的表征……………………………………………335
7．4芳基烷基磺酸鹽 …………………………………………… 336
7．4．1不同種類的新型烷基芳基磺酸(鹽)的化學式…………336
7．4．2新型表活劑的界面張力…………………………………338
參考文獻………………………………………………………… 339
第1章表面活性劑基礎(chǔ)知識……………………………………… 1
l。1界面和表面………………………………………………… 1
1·2表面張力…………………………………………………… 1
1．3表面活性與表面活性劑…………………………………… 2
1．4表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特點與分類………………………… 4
1．5表面活性劑水溶液的性質(zhì)…………………………………… 7
1·6表面活性劑在界面上的吸附………………………………… 10
1·6·1吸附………………………………………………………10
1·6。2 gibbs吸附………………………………………………11
1．6．3吸附層結(jié)構(gòu)………………………………………………]4
1·6·4表面張力最低值現(xiàn)象……………………………………22
1·6·5表面張力的時間效應……………………………………23
1·6·6表面活性劑在固液界面上的吸附…………………… 23
1·7表面活性劑的親水親油平衡值及表面活性劑的溶解度…… 31
1·7·1親水親油平衡值…………………………………………31
1·7·2表面活性劑的溶解度……………………………………35
1·8表面活性劑的作用…………………………………………… 36
1·8．1潤濕作用和滲透作用……………………………………36
l·8·2乳化作用…………………………………………………38
1·8·3增溶作用…………………………………………………39
1·8·4起泡和消泡作用…………………………………………39
l·8·5洗滌作用…………………………………………………40
1．8．6其他作用…………………………………………………41
l。 9表面活性劑的用途……………………………………………41
參考文獻…………………………………………………………… 42
第2章表面活性劑在鉆井中的應用…………………………… 44
2．1鉆井液化學…………………………………………………… 45
2．1．1鉆井液的作用……………………………………………45
2．1．2鉆井液的組成……………………………………………45
2．1．3鉆井液體系的分類………………………………………5l
2．1．4鉆井液體系的選擇 ……………………………………57
2．2鉆井液降濾失劑……………………………………………… 59
2．2．1降濾失劑的作用機理……………………………………60
2．2．2降濾失劑的分子結(jié)構(gòu)……………………………………63
2．2．3降濾失劑的選擇…………………………………………64
2．2．4降濾失劑的耐鹽性………………………………………67
2．2．5常用的降濾失劑…………………………………………68
2．3降黏劑、增黏劑與流型調(diào)節(jié)劑……………………………… 7l
2．3．1常用的降黏劑……………………………………………7l
2．3．2降黏劑的作用機理………………………………………75
2．3．3增黏劑與流型改進劑……………………………………77
2．4乳化劑和乳化鉆井液………………………………………… 80
2．4．1鉆井液中乳化劑的類型…………………………………80
2．4．2鉆井液用乳化劑…………………………………………82
2．5起泡劑、泡沫鉆井液和消泡劑……………………………… 84
2．5．1起泡劑和泡沫鉆井液……………………………………84
2．5．2消泡劑……………………………………………………88
2．6潤滑劑與解卡液……………………………………………… 89
2．6．1鉆井液用潤滑劑…………………………………………89
2．6．2解卡液……………………………………………………91
2．7其他處理劑…………………………………………………… 9l
2．7．1絮凝劑……………………………………………………9l
2．7．2頁巖、泥巖抑制劑………………………………………93
2．8水泥外加劑…………………………………………………… 93
2．8．1緩凝劑……………………………………………………94
2．8．2分散劑……………………………………………………94
2．8．3降失水劑…………………………………………………94
2．8．4防氣竄水泥外加劑 …··：…………………………95
2．8．5隔離液和沖洗液…………………………………………95
參考文獻…………………………………………………………… 95
第3章表面活性劑在油水井處理中的應用…………………… 96
3．1表面活性劑在調(diào)剖堵水中應用……………………………… 96
3．1．1水井調(diào)剖劑………………………………………………96
3．1．2油井堵水劑………………………………………………99
3．1．3表面活性劑在油水井處理中的應用……………………101
3．1．4堵水用新型表面活性劑…………………………………104
3．2表面活性劑在酸化中的應用………………………………… 105
3．2．1酸液…………………………………………………… 105
3．2．2酸化用表面活性劑………………………………………106
3．2．3酸化用黏彈性表面活性劑………………………………108
3．3表面活性劑在壓裂中的應用………………………………… 110
3．3．1壓裂液………………………………………………… 110
3．3．2壓裂用表面活性劑………………………………………111
3．3．3壓裂用黏彈性表面活性劑………………………………112
3．4表面活性劑在油井清防蠟中的應用………………………… 114
3．4．1蠟與結(jié)蠟……………………………………………… 114
3．4．2油井防蠟方法……………………………………………114
3．4．3表面活性劑型防蠟劑……………………………………115
3．4．4稠環(huán)芳香烴型防蠟劑……………………………………118
3．4．5聚合物型防蠟劑…………………………………………119
3．4．6防蠟劑的使用方法和發(fā)展趨勢…………………………123
3．4．7表面活性劑在油井清蠟中的作用………………………124
3．4．8清蠟劑的發(fā)展趨勢………………………………………127
參考文獻………………………………………………………… 128
第4章表面活性劑在化學驅(qū)中的應用………………………… 130
4．1表面活性劑在一元驅(qū)中的應用……………………………… 131
4．1．1在表面活性劑驅(qū)中的應用………………………………132
4．1．2在堿水驅(qū)中的應用………………………………………156
4．1．3在聚合物驅(qū)中的應用……………………………………160
4．2表面活性劑在二元驅(qū)中的應用……………………………… 176
4．2．1在表面活性劑／堿復合驅(qū)中的應用……………………177
4．2．2在表面活性劑／聚合物復合驅(qū)中的應用………………181
4．2．3在堿／聚合物復合驅(qū)中的應用…………………………184
4．3表面活性劑在三元復合驅(qū)中的應用………………………… 191
4．3．1 asp三元復合驅(qū)機理……………………………………191
4．3．2表面活性劑對界面張力和界面膜的影響………………203
4．3．3低濃度體系相行為及中間混合層結(jié)構(gòu)…………………208
4．3．4低堿三元體系對驅(qū)油的影響 …………………………213
4．3．5 asp三元復合驅(qū)礦場試驗實例 ………………………218
4．4表面活性劑在泡沫復合驅(qū)的應用 ………………………… 222
4．4．1泡沫…………………………………………………… 223
4．4．2泡沫驅(qū)機理 ……………………………………………224
4．4．3泡沫復合驅(qū)礦場試驗實例………………………………226
參考文獻………………………………………………………… 231
第5章表面活性劑在原油乳狀液破乳中的應用……………… 236
5．1原油乳狀液………………………………………………… 236
5．1．1原油乳狀液的形成………………………………………236
5．1．2原油乳狀液中的成膜物質(zhì)………………………………238
5．1．3原油乳狀液的穩(wěn)定性……………………………………242
5．1．4原油乳狀液的性質(zhì)………………………………………253
5．2破乳方法及破乳機理………………………………………… 254
5．2．1破乳方法……………………………………………… 255
5．2．2破乳機理……………………………………………… 257
5．3原油破乳劑………………………………………………… 272
5．3．1原油破乳劑的性質(zhì)………………………………………273
5．3．2國內(nèi)外破乳劑發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………274
5．3．3原油破乳劑研制進展……………………………………282
參考文獻………………………………………………………… 295
第6章表面活性劑在油田污水處理中的應用………………… 297
6．1油田污水…………………………………………………… 299
6．2表面活性劑在油田污水緩蝕中的應用……………………… 300
6．2．1緩蝕劑的分類……………………………………………301
6．2．2緩蝕用表面活性劑………………………………………301
6．3表面活性劑在油田污水殺菌中的應用……………………… 303
6．3．1油田水中常見的細菌類型………………………………303
6．3．2油田污水常用的殺菌劑…………………………………304
6．4表面活性劑在油田污水除油中應用………………………… 308
6．5表面活性劑在油田污水防垢中的應用……………………… 310
6．5．1油田常見水垢……………………………………………310
6．5．2油田常用防垢劑…………………………………………311
6．6表面活性劑在油田污水絮凝中的應用……………………… 312
6．6．1陽離子高分子絮凝劑……………·……………………313
6．6．2兩性有機高分子絮凝劑…………………………………313
6．6．3非離子型絮凝劑…………………………………………313
參考文獻………………………………………………………… 314
第7章磺酸鹽類表面活性劑的制備及應用…………………… 315
7．1烷基芳基磺酸鹽的制備方法………………………………… 318
7．1．1 7一十八烷基苯磺酸鈉的合成…………………………318
7．1．2烯烴縮合法制烷基苯從而制備烷基芳基磺酸鹽………322
7．2重烷基苯磺酸鹽 …………………………………………… 328
7．2．1空氣干燥……………………………………………… 329
7．2．2三氧化硫體發(fā)生…………………………………………330
7．2．3磺化反應部分……………………………………………330
7．2．4老化、水解…………………………………………… 331
7．2．5中和部分……………………………………………… 331
7．2．6重烷基苯磺酸鹽的分析…………………………………331
7．2．7重烷基苯磺酸鹽界面張力………………………………331
7．3烷基萘磺酸鹽的合成………………………………………… 332
7．3．1萘的烷基化…………………………………………… 333
7．3．2烷基萘的磺化……………………………………………334
7．3．3烷基萘的表征……………………………………………335
7．4芳基烷基磺酸鹽 …………………………………………… 336
7．4．1不同種類的新型烷基芳基磺酸(鹽)的化學式…………336
7．4．2新型表活劑的界面張力…………………………………338
參考文獻………………………………………………………… 339