油田化学实验

1. 钻井液性能测定

钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。钻井液性能测定主要参照API推荐的钻井液性能超群测试标准，需要检测的钻井液常规性能包括：密度、漏斗黏度、塑性黏度、动切力、静切力、API滤失量、pH值、碱度、含沙量、因相含量、膨润土含量和滤液中的各种离子的质量浓度等。

2. 钻井液中固相含量的测定

钻井液固相含量通常用钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数来表示，固相含量的高低以及这些固相颗粒的类型、尺寸和性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损害程度等有直接的影响。因此，在钻井过程中必须对其进行有效的控制。

一般情况下，钻井液中存在着各种不同组分、不同性质和不同颗粒尺寸的固相。根据其性质的不同，可将钻井液中的固相分为两种类型，即活性固相和惰性固相。凡是容易发生水化作用或易与液相中某些组分发生反应的称为活性固相，反之则称为惰性固相。前者主要指膨润土，后者包括石英、长石、重晶石以及造浆率极低的粘土等。除重晶石外，其余的惰性固相均被认为是有害固相，是需要尽可能加以清除的物质。

此外，膨润土作为钻井液配浆材料，在提粘切、降滤失等方面起着重要作用，但其用量又不宜过大。因此，在钻井液中必须保持适宜的膨润土含量。钻井液的许多性能，例如：比重、黏度、切力在很大程度上取决于固相的类型和含量；固相的类型和含量还是影响钻井速度的主导因素，同时也是钻井作业过程中影响油井产能的主要因素之一，因此固相控制在钻井液工艺中占有很突出的位置，因此钻井液固含量的测定无疑是十分重要的。此次实验目的主要在于掌握钻井液粘土、重晶石含量的测定方法和步骤。

3. 钻井液流变性能测定

钻井液的流变性是指钻井液流动和变形的特性。 该特性通常是由不同的流变模式及其参数来表征的，最常用的流变模式为宾汉和幂律模式。其中宾汉模式的参数为塑性黏度和动切力；幂律模式的参数为流性指数和稠度系数。此外，漏斗黏度、表现黏度和静切力等也是钻井液的重要流变参数 。由于钻井液的流变性与携岩、井壁稳定、提高机械钻速和环空水力参数计算等一系列钻井工作密切相关，因此它是钻井液最重要的性能之一。

4. 聚丙烯酰胺絮凝能力和水解度测定

丙烯酰胺的共聚物相对分子质量较高，可以几十万到几百万、几千万，均以乳状或粉状的剂型出售，使用上较不方便，但絮凝性能好。根据含有不同的官能团离解后粒子的带电情况可以分为阳离子型、阴离子型、非离子型3大类，目前还开发出复合离子型。有机高分子絮凝剂大分子中可以带-COO^-、-NH-、-SO₃、-OH等亲水基团，具有链状、环状等多种结构。因其活性基团多，相对分子质量高，具有用量少，浮渣产量少，絮凝能力强，絮体容易分离，除油及除悬浮物效果好等特点。

聚丙烯酰胺(PAM)是一种用途广泛的水溶性功能高分子，其部分水解产品作为驱油剂在油田二次生产中具有广泛应用。在其生产工艺中，常常通过在反应前(后)添加NaOH使PAM的部分酰胺基水解，形成羧酸根，称为前水解 (后水解)。水解的酰胺基团数占结构单元总数的百分比被定义为水解度。

5. 化学防蜡实验

石蜡：C₁₆到C₆₄的烷烃(C₁₆H₃₄～C₆₄H₁₃₀)。纯石蜡为白色，略带透明的结晶体，密度880～905 kg/m³，熔点为49～60 ℃。 结蜡现象：当温度降到析蜡点以下时，蜡以晶体形式从原油中析出，随着温度、压力的降低和气体的析出，结晶析出的蜡聚集长大形成蜡晶体沉积在管壁等固相表面上，称为所谓的结蜡现象。

原油从地层流向井底、经过井筒、油咀、地面管线到计量站、集油站、炼油厂的整个过程中，由于原油含蜡、凝固点高及温度压力的变化，管道的粗糙，原油中泥、砂、盐沥青胶质等因素的影响，会使井筒或管线结蜡堵塞管道失去流动，影响原油的产量和集输，因此，必须进行防蜡、降凝、降粘、使原油流动，往往凝固点降低后，黏度也降低，油流阻力也下降，原油流动得到改善。

6. 水处理缓蚀剂性能评价

以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。它的用量很小(0.1 %～1 %)，但效果显著。这种保护金属的方法称缓蚀剂保护。缓蚀剂用于中性介质(锅炉用水、循环冷却水)、酸性介质(除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸溶液)和气体介质(气相缓蚀剂)。

在现代的生产工业中，人们都比较推荐缓蚀剂，因为缓蚀剂的用量非常小，其效果也异常明显，同时，也是为了能减缓材料腐蚀速度，能有效地延长材料的使用寿命，从而提高经济效益。其实，在水处理药剂行业中，缓蚀剂的用途也是最为广泛的，而像高效缓蚀阻垢剂是一种新型的缓蚀剂，与传统的相比使用率更加高。

7. 水处理阻垢剂性能评价

工业用水的循环利用使得工业水往往处于高浓缩状态，多因素综合作用，导致了各种垢类和腐蚀等不利结果的产生，从而对设备、生产造成不可估量的影响。目前，工业上一般采用投加阻垢剂的方法抑制垢的生成，国内外不断有新型的阻垢剂问世，但是如何评价一类阻垢剂的性能没有形成统一的评价标准，所以造成了各种产品之间的性能存在偏差。选择评价阻垢剂性能的合理有效的方法有利于其阻垢缓蚀机理和实际应用效果的研究，不仅可以为新药剂的研发提供理论基础，也可为现有药剂的性能评价提供保证，而且使药剂的实际应用更加合理，达到使用成本低、效果好、安全可靠的目标。