油田化学工艺技术复习题

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1、油田化学工艺技术复习题第二章油井水泥及其外加剂1、油田化学定义：油田化学是研究油田钻井、采油和原油集输过程中化学问题的科学。2、固井的作用：(1)封隔油、气、水层，阻止地层间流体相互窜流，保护生产层；(2)封隔严重漏失层或其它坍塌等复杂地层；(3)支撑套管和防止地下流体对套管的腐蚀。3、制造波特兰水泥的原材料：石灰石中CaO的质量分数应高于45%，粘土矿物按质量分数SiO2为60%~70%。4、提高顶替效率：在相同定提效率时，紊流对提高固井质量更加有利。5、在硅酸盐水泥中，氧化物的简写方式：C－CaO、S－S

2、iO2、A－Al2O3、F－Fe2O3、M－MgO、H－H2O、－SO3、CH－Ca(OH)26、水泥熟料组分：3CaO.SiO2(简写C3S)硅酸三钙、2CaO.SiO2(简写C2S)硅酸二钙、3CaO.Al2O3（简写C3A）铝酸二钙、4CaO.Al2O3.Fe2O3（简写C4AF）铁铝酸四钙7、水泥熟料矿物中主要成分：19C3S和C2S。8、水泥熟料结构特点：硅酸盐结构中，键的联系是通过氧来完成的。9、水泥产生强度的主要化合物：C3S10、水泥中含量最多的矿物成分是什么，含量是多少？硅酸三钙、一般油井水

3、泥中含量为40%～65%。11、C3S结构特点：（1）硅酸三钙是在常温下存在的介稳的高温型矿物。从热力学的观点来看，这种介稳状态的C3S具有较高的内能使其化学活性较大，有较高的反应能力。（2）由于Mg2+、Al3+进入C3S结构中形成固溶体，外来的组分占据了晶格结点的部分位置，破坏了节点排列的有序性，引起周期势场的畸变，造成结构不完整。（3）在C3S结构中，钙离子处于[CaO6]10-八面体中，其配位数为6，比正常配位数(8～12)要低，而且6个氧处于不规则分布，使结构产生较大“空穴”。钙离子则具有较高的活性

4、，成为活性阳离子，容易进行水化反应。（4）在形成固溶体结构时，为了保证电中性，结构中出现部分离子空位缺陷，提高了C3S水化活性。实验表明，固溶程度越高，矿物活性越高。12、硅酸二钙(C2S)19硅酸二钙在油井水泥组成中约占20%～30%。13、硅酸盐矿物的水化反应CS在一般条件下不能进行水化反应、γ-C2S具有很小的水化能力、β-C2S具有较明显的水化能力，但是水化速度较慢、C3S具有较强的水化能力。14、铝酸盐矿物的水化反应铝酸钙矿物晶格结构的空穴，造成C3A可能具有较高的水化速度。在水泥四种主要熟料矿物中

5、C3A水化能力最大，速度最快。对水泥浆初凝时间有重要影响。15、硅酸盐水泥的水化产物在常温下，水泥的水化产物主要是：氢氧化钙，水化硅酸钙，高碱度含水铝酸钙，含水铁酸钙以及水化硫铝酸钙等。在高于100℃时，还有Al2O3·H2O等产物。16、在水化初期，水泥熟料矿物水化速度顺序如下：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S17、水泥水化的理论（1）结晶理论：水泥的水化凝结是水泥颗粒在水的作用下于表面形成水化离子的过程。水化离子不断向溶液扩散，达到饱和或过饱和后就形成晶胚。晶胚逐渐长大，互相粘结形成较大的水化物沉淀。(2

6、)胶体理论：水泥的水化反应是水进入水泥矿物内部使它膨胀并形成凝胶的过程。凝胶具有网状结构，分散相是结晶体和无定形体，在网架结构之间存在分散介质。19(3)近代理论：认为水泥成分中溶解速度快的成分按溶解—结晶—沉淀步骤进行水化反应。而硅酸钙等组分可能按胶体理论进行水化，也有观点认为水泥中硅酸钙早期按结晶理论而晚期按胶体理论进行水化反应。18、测定油井水泥性能包括以下主要方面：水泥浆密度测定、油井模拟抗压强度试验、油井模拟稠化时间试验、静失水试验、渗透率试验、水泥浆的流变性和胶凝强度、水泥浆稳定性试验以及与井下流

7、体的相容性试验。井下流体有地层水、前置液，钻井液等。我国一些石油矿区还用流动度、初凝、终凝时间等指标衡量水泥性能。19、水泥浆分散剂(减阻剂、紊流引导剂)的作用：降低水泥浆粘度、增加水泥浆流动性能、改变水泥石的微观孔隙结构、影响水泥浆的凝结时间和失水。20、水泥浆分散剂作用机理：分散剂对水泥颗粒ξ电位的影响、分散剂在水泥粒子表面的吸附（分散剂在水泥单矿物的表观吸附量有如下顺序：）、分散剂的溶剂化层作用和引气作用（氢键与水分子产生缔合，形成大而厚的溶剂化层，形成立体屏障防止颗粒之间接触，在粒子间起到润滑作用。）

8、。21、水泥浆失水：指水泥浆在环空上返过程中，由于液柱和地层压差的作用，自由水渗入地层的现象。1922、水泥浆失水的危害：对地层造成伤害、改变水泥浆的流动性、高失水是造成气窜的主要原因之一。23、水泥浆失水的测量：水泥浆的失水量(滤失量)是指水泥浆在30分钟内，指定温度和压差下，通过一定面积所能滤出的自由水量。API标准中规定在0.69MPa和6.9MPa压差下并模拟地层温度通过60号筛网和325号