油田化学理论及其先进技术发展探究

油田化学是一门交叉学科，它主要针对油气田勘探开发中的诸多化学问题，研制适用于油气田勘探开发的各类化学工作液。当前，生态文明和环境保护已经成为党和国家高度重视的问题，油田化学品对环境的影响是今后油田化学研究的重大课题。

油田化学在油田开发中起着越来越重要的作用。油田化学剂在油田开发各个环节（诸如注水、压裂、酸化、堵水调剖和提高采收率等）中应用十分广泛，具有增加黏度、稳定黏土、降低摩阻、防止腐蚀、杀灭细菌、降低界面张力、防止滤失、堵塞高渗透层和提高驱油效率等作用。在注水中应用的化学剂有黏土稳定剂、杀菌剂、防垢剂和缓蚀剂等；在压裂中应用的有增稠剂、交联剂、破胶剂、降阻剂、防滤失剂、助排剂和杀菌剂等；在酸化中应用的有各种类型酸、缓蚀剂、稠化剂和铁离子稳定剂等；在堵水调剖中应用的有各类聚合物、表面活性剂、发泡剂和牺牲剂等。

随着世界油气勘探程度的不断提高，条件比较好的常规油气田数量在减少，而且规模也在变小。油气勘探的重点领域逐渐转向条件恶劣的深水、沙漠、极地及偏远地区。在油气开发方面，成熟油气区常规油气资源的开采难度在逐渐加大，对油气藏管理的要求越来越高，提高采收率已成为增储上产的重要途径。新的大型油气发现大都集中在深海，这些油气田的开发面临极大的技术挑战。非常规油气资源潜力巨大，近年来，随着技术的进步，越来越多的非常规油气资源得以开发。在油气勘探开发难度增加的同时，环境保护的要求也在不断提高。油气的勘探和开采都会产生大量的污染源，如果处理措施不当，都会造成极其严重的环境破坏。在当今大力倡导绿色发展的形势下，油气行业需要增强环保意识，并努力做好环境保护工作。不论是复杂地区的油气勘探、老油区的增储上产，还是勘探开发过程中的环境保护，都需要有先进的新技术。

本书旨在系统介绍油田化学的基础理论及先进技术，主要内容包括绪论、油田化学的基础理论、钻井液与水泥浆化学技术、采油化学技术、集输化学技术、先进油田化学技术的发展与应用。

本书由陈世军、李建山共同完成，具体分工如下：陈世军负责撰写第一章、第三章、第五章、第六章；李建山负责撰写第二章、第四章。

由于作者水平有限，加之时间匆促，书中如有疏漏实所难免，恳请同行专家、学者和读者不吝指正。

作 者

2022年5月

前言
第一章 绪论 1
第一节 油田化学品的发展史 1
一、破乳剂 1
二、缓蚀剂 2
三、钻井液及处理剂 3
四、固井水泥 4
五、油井增产及提高采收率 5
六、水处理 6
七、原油处理 9
八、其他化学产品 10
九、油田化学 11
第二节 油田化学剂的作用和种类 12
一、酸化压裂化学剂 12
二、堵水化学剂 13
三、注水化学剂 14
四、提高采收率化学剂 15
第三节 深水油气田开发的典型工程模式 15
一、深水油田开发的典型工程模式 16
二、深水气田开发的典型工程模式 18
第二章 油田化学的基础理论 22
第一节 表面活性剂化学 22
一、表面活性剂溶液 22
二、表面活性剂的作用及应用 23
第二节 聚合物化学 26
一、聚合物的化学反应 26
二、聚合物溶液 27
第三节 表面活性剂与聚合物缔合化学 31
一、疏水缔合聚合物/表面活性剂溶液的作用方式 31
二、疏水缔合聚合物/表面活性剂溶液性质的影响因素 32
第四节 地层岩石化学 33
一、碎屑岩储层 33
二、碳酸盐岩储层 36
三、火山岩储层 38
四、结晶岩储层 39
五、页岩气储层 39
六、煤层气储层 41
第五节 油田水化学 41
一、油田水的状态 41
二、油田水的组成与性质 42
三、油田水的分类 44
第三章 钻井液与水泥浆化学技术 47
第一节 钻井液及工艺技术 47
一、钻井液的使用范畴与功用 47
二、钻井液常规性能的概念 49
三、钻井对钻井液性能的基本要求 50
四、常见钻井液体系 51
五、钻井液固相控制 57
第二节 水泥浆及工艺技术 59
一、水泥浆的密度及其调整 59
二、水泥浆的稠化及稠化时间的调整 61
三、水泥浆的流变性及其调整 67
四、水泥浆的滤失性及其控制 68
五、气窜及其控制 70
六、水泥浆的漏失及其处理 72
七、水泥浆体系 72
第四章 采油化学技术 75
第一节 化学驱与混相驱 75
一、聚合物驱 75
二、表面活性剂驱 76
三、碱驱 78
四、复合驱 79
第二节 注水与堵水 81
一、油井堵水 82
二、注水井调剖 86
第三节 稠油降黏 90
一、升温降黏法 90
二、稀释降黏法 91
三、乳化降黏法 91
四、氧化降黏法 92
五、催化水热裂解降黏法 93
第四节 压裂液及添加剂 93
一、超低渗透油藏压裂液伤害机理研究方法 94
二、压裂液体系分类 97
三、压裂液添加剂 101
四、新型压裂液体系研究 103
第五章 集输化学技术 104
第一节 管道的腐蚀与防腐 104
一、埋地管道的土壤腐蚀 104
二、埋地管道的防腐 105
第二节 乳化原油的破乳与起泡沫原油的消泡 114
一、乳化原油的破乳 114
二、起泡原油的消泡 115
第三节 天然气处理技术 117
一、天然气脱水 117
二、天然气脱酸性气体 120
三、天然气水合物生成的抑制 122
第四节 油田水处理技术 123
一、除油 123
二、混凝过滤 123
三、防腐缓蚀 124
四、除垢防垢 125
五、杀菌 126
六、除氧 127
第六章 先进油田化学技术的发展与应用 128
第一节 热力采油技术 128
一、注热流体工艺 128
二、基于蒸汽的热采方法 129
三、火烧油层 133
四、其他热力采油方法 138
五、稠油地下改质技术 142
第二节 微生物采油技术 143
一、微生物采油机理 143
二、微生物采油的分类 143
三、微生物采油的筛选 144
四、微生物采油的应用 147
第三节 纳米材料在油田中的应用 148
一、纳米材料在钻井中的应用 148
二、纳米材料在固井中的应用 152
三、纳米材料在堵水调剖剂中的应用 156
四、纳米材料在压裂液中的应用 159
五、纳米材料在提高采收率中的应用 164
第四节 可持续性理念与绿色化学 173
一、可持续性理念与可持续发展 173
二、石油天然气行业的环境污染和治理 175
三、生命周期管理 176
四、绿色化学 179
参考文献 186

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3. CLO 3D服装虚拟仿真设计与应用基础 [主编　王静]
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6. 大学物理（上册）（第三版） [主编 梁志强 吴世亮 尹妍妍]
7. 基于诊断与改进制度的高职院校内部治理研究与实践—以重庆电子工程职业学院为例 [主编 孙卫平 聂强]
8. 媒眼—2022年中央媒体水利好新闻作品集 [水利部办公厅 水利部宣传教育中]
9. 物联网导论（活页式） [主编 王芬 朱信]
10. 物流市场营销 [主编　叶靖　毛锦华　梁露]
11. 工程力学导学篇 [主编 高曦光 蒋彤]
12. JavaScript与jQuery项目化教程（活页式） [主编　林沣　蓝雪燕　宋家慧]
13. 新时代大学生生态文明教育 [刘岩 编著]
14. 工程力学教程篇 [主编 胡庆泉 王继燕]
15. C语言程序设计 [姜雪]
16. 中级财务会计 [杨怀宏]
17. Python程序设计实践教程 [王鹤琴 蔡正保]
18. 青少年Python趣味编程 [董加强 吉娃阿英 董琴丹 著]
19. 材料力学 [主编 王继燕 高曦光]
20. 理论力学 [主编 胡庆泉 王继燕]
21. 大学生信息检索与网络安全教程 [刘军 杨昌尧 黄荣森]
22. 储配方案设计与实施 [主编　李作聚]
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24. 玩转元宇宙 [吴贤波 梁凯豪 张宏智 编著]
25. 人工智能技术与机器人 [主编　邵克勇]
26. 大学生心理健康教育——“匠心工坊”心理素质提升实操 [主编　黎天业　王景]
27. 概率论与数理统计 [主 编 孟艳双 崔兆诚]
28. 大数据技术与应用 [主　编　蔡劲松　李伟]
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30. MS Office高级应用教程 [主编 牛莉 刘卫国]