表面活性劑科學及其在油氣田開發中的套用

《表面活性劑科學及其在油氣田開發中的套用》是2013年3月1日化學工業出版社出版的圖書，作者是胡星琪、趙田紅。

基本介紹

• 中文名：表面活性劑科學及其在油氣田開發中的套用
• 類型：科技
• 出版日期：2013年3月1日
• 語種：簡體中文
• ISBN：9787122157553
• 作者：胡星琪、趙田紅
• 出版社：化學工業出版社
• 頁數：286 頁
• 開本：16 開

內容簡介

《油田化學叢書:表面活性劑科學及其在油氣田開發中的套用》為油田化學叢書之一。表面活性劑是石油工作液的主要化學品，而在石油開採過程中又涉及大量表面和界面作用問題。書中介紹了在石油工作液中涉及的特殊表面化學問題，闡述了表面活性劑，尤其是一些新型表面活性劑的合成方法及其套用性質，特別在耐溫耐鹽表面活性劑方面作專門介紹。

《油田化學叢書:表面活性劑科學及其在油氣田開發中的套用》適合油田工程技術領域和從事表面活性劑套用開發的科技人員、相關專業大專院校師生參考使用。

圖書目錄

第1章表面和界面

1.1液體表面1

1.1.1表面熱力學1

1.1.2表面張力與表面能2

1.1.3彎曲表面3

1.1.4液體蒸氣壓與界面曲率5

1.1.5表面張力的測定6

1.2溶液表面8

1.2.1溶液表面張力—濃度依賴性8

1.2.2表面活性劑與表面活性9

1.2.3Gibbs吸附定理10

1.2.4溶液的界面狀態方程13

1.3液液界面14

1.3.1液—液界面張力14

1.3.2液—液界面張力理論15

1.3.3低界面張力18

1.4固氣界面（固體表面）20

1.4.1固體表面結構與表面成分20

1.4.2固體表面熱力學22

1.4.3固體的表面能23

參考文獻27

第2章界面上的相互作用與吸附

2.1界面上的微觀相互作用29

2.1.1分子間的物理力29

2.1.2弱化學力35

2.1.3分子間相互作用對物質性質的影響36

2.1.4分子間相互作用參數和表面活性增效36

2.2固氣界面的吸附37

2.2.1氣體在固體表面的物理吸附37

2.2.2孔隙物質表面的氣體吸附41

2.3固液界面的吸附作用42

2.3.1固體從溶液中吸附的特徵42

2.3.2固體從稀溶液中的吸附等溫線43

2.3.3電解質在固液界面的吸附43

2.3.4表面活性劑在固液界面的吸附44

2.3.5大分子表面活性劑在固液界面的吸附45

參考文獻47

第3章表面活性劑

3.1陰離子表面活性劑49

3.1.1磺酸鹽49

3.1.2羧酸鹽型表面活性劑57

3.1.3硫酸酯鹽59

3.1.4磷酸酯鹽60

3.2陽離子表面活性劑60

3.2.1氮陽離子表面活性劑60

3.2.2硫正原子表面活性劑65

3.2.3季鹽表面活性劑65

3.2.4碘釒翁化合物65

3.3兩性離子表面活性劑66

3.3.1甜菜鹼型表面活性劑66

3.3.2咪唑啉型表面活性劑69

3.3.3胺基酸型表面活性劑71

3.4非離子表面活性劑72

3.4.1聚醚親水基表面活性劑73

3.4.2多元醇親水基表面活性劑78

3.4.3半極性鍵型表面活性劑82

3.5非離子離子型表面活性劑83

3.5.1非離子—陰離子型表面活性劑83

3.5.2非離子—陽離子型表面活性劑85

3.6雙子表面活性劑86

3.6.1Gemini表面活性劑的性能86

3.6.2影響Gemini表面活性劑性能的主要結構因素87

3.6.3雙陽離子表面活性劑87

3.6.4雙陰離子表面活性劑93

3.6.5陽離子—陰離子雙子表面活性劑97

3.6.6雙離子對表面活性劑98

3.6.7非離子型Gemini表面活性劑99

3.6.8非離子—陰離子雙子表面活性劑101

3.7高分子表面活性劑102

3.7.1聚電解質表面活性劑102

3.7.2非離子高分子表面活性劑110

3.7.3改性天然高分子表面活性劑114

參考文獻114

第4章表面活性劑的性質和功能

4.1表面活性劑的性質119

4.1.1表面活性119

4.1.2溶解性120

4.1.3化學穩定性121

4.1.4生物安全性122

4.1.5生物降解性122

4.2表面活性劑的基本評價參數——HLB值122

4.2.1HLB值的意義123

4.2.2HLB值的經驗計算法123

4.2.3HLB值的實驗測定125

4.2.4混合表面活性劑的HLB值126

4.2.5相轉變溫度（PIT）126

4.3溶液中的表面活性劑126

4.3.1臨界膠束濃度127

4.3.2膠束129

4.3.3囊泡134

4.3.4液晶134

4.4表面活性劑的功能135

4.4.1潤濕功能135

4.4.2分散與乳化功能136

4.4.3增溶功能137

4.4.4起泡和消泡功能139

4.4.5洗滌功能140

參考文獻140

第5章乳狀液和泡沫

5.1乳狀液的性質和類型141

5.1.1乳狀液的性質141

5.1.2乳狀液的類型及鑑別方法144

5.1.3影響乳狀液類型的因素145

5.2乳狀液的穩定與失穩147

5.2.1乳狀液的穩定性及其影響因素147

5.2.2乳狀液的失穩151

5.3破乳160

5.3.1物理機械法破乳161

5.3.2化學法破乳162

5.3.3破乳劑的破乳原理162

5.4泡沫163

5.4.1泡沫性質與測定164

5.4.2泡沫的穩定性166

5.4.3表面活性劑分子結構對泡沫穩定性的影響173

5.4.4泡沫穩定性評價175

5.4.5泡沫穩定劑176

5.5消泡176

5.5.1有關消泡的理論研究176

5.5.2消泡劑178

參考文獻179

第6章表面活性劑在鑽井完井工程中的套用

6.1鑽井液中的表面活性劑181

6.1.1降濾失劑181

6.1.2黏土水化抑制劑183

6.2新型鑽井液體系184

6.2.1聚合醇鑽井液185

6.2.2烷基糖苷鑽井液186

6.2.3胺基鑽井液187

6.3多相鑽井液體系188

6.3.1乳化鑽井液188

6.3.2微泡沫鑽井液190

6.4表面活性劑在油井水泥中的套用192

6.4.1降濾失劑193

6.4.2緩凝劑194

6.4.3分散劑196

6.4.4防氣竄劑197

參考文獻197

第7章表面活性劑在採油工程中的套用

7.1表面活性劑治理油層傷害201

7.1.1油濕傷害與治理201

7.1.2水堵與治理202

7.1.3黏稠乳堵與治理202

7.1.4界面薄膜堵塞與治理202

7.1.5固形物堵塞與治理203

7.1.6表面能增高導致的滲透率降低與治理方法203

7.2表面活性劑在酸化工程中的套用204

7.2.1稠化酸204

7.2.2泡沫酸205

7.2.3乳化酸207

7.3表面活性劑在壓裂工藝中的套用209

7.3.1乳化壓裂液209

7.3.2泡沫壓裂液211

7.3.3黏彈膠束壓裂液212

7.4表面活性劑在EOR中的套用215

7.4.1表面活性劑驅油與複合驅油215

7.4.2微乳液驅油221

7.4.3泡沫驅油223

7.5表面活性劑在堵水中的套用228

7.5.1選擇性堵水劑229

7.5.2非選擇性堵水劑231

參考文獻231

第8章表面活性劑在蠟晶抑制和原油降黏中的套用

8.1表面活性劑在稠油采輸中的套用236

8.1.1降黏工藝方法237

8.1.2降黏降凝劑238

8.2表面活性劑清防蠟242

8.2.1清蠟劑243

8.2.2防蠟劑244

8.2.3防蠟機理248

參考文獻248

第9章表面活性劑在水處理和材料保護中的套用

9.1表面活性劑在油田水處理中的套用（一）阻垢劑和殺菌劑250

9.1.1阻垢劑250

9.1.2殺菌劑255

9.2表面活性劑在油田水處理中的套用（二）絮凝劑、螯合劑和除油劑256

9.2.1絮凝劑257

9.2.2金屬離子螯合劑260

9.2.3除油劑263

9.3表面活性劑在油氣工程材料緩蝕中的套用264

9.3.1緩蝕劑的分類264

9.3.2陰離子表面活性緩蝕劑265

9.3.3陽離子表面活性緩蝕劑267

9.3.4兩性離子表面活性緩蝕劑268

9.3.5非離子表面活性緩蝕劑269

9.3.6綠色環保型高分子表面活性緩蝕劑270

參考文獻270

第10章表面活性劑在油氣工程中的其他套用

10.1表面活性劑在排水採氣中的套用274

10.1.1泡膜排水採氣技術和泡排劑的性能274

10.1.2泡排劑和消泡劑275

10.2表面活性劑在原油破乳中的套用277

10.2.1原油破乳的主要方法277

10.2.2低分子表面活性破乳劑277

10.2.3大分子表面活性破乳劑279

10.2.4破乳機理284

參考文獻285

序言

叢書前言

油田化學是近幾十年發展起來的一個交差學科，針對油氣田開發、生產過程中的化學問題，涉及石油鑽井、固井、完井、油氣增產的酸化、壓裂、提高採收率等各方面，是化學和石油工程結合的特殊學科。石油開發中的泥漿工程師、固井工程師、採油工程師、井下作業工程師都要具備油田化學知識。油田化學已經是油氣田開發、生產中必需的知識，也是保證油氣正常生產的技術。

隨著石油化工的發展，一些高性能，專用性的高分子材料、表面活性劑和無機材料相繼問世，高分子工業、表面活性劑工業和無機材料有了突飛猛進的發展。由於這些材料具有多種套用功能，在原油勘探開發（鑽井、固井）、油井增產、提高採收率、稠油開採輸送、石油工程材料保護、油田環境治理中都是必不可少的化學品。目前油田化學方面的叢書很少，為此我們編寫了《油田化學叢書》。

本套叢書在高分子、表面活性劑、石油地質及開發知識的基礎上，介紹了高分子材料、表面活性劑和無機材料在石油工程各環節中套用研究的最新進展，由西南石油大學油田化學教研室組織編寫。作者根據多年來在高分子材料、表面活性劑和無機材料及其在油氣田開發中的套用領域不斷的探討，將相關的研究工作和心得融合在書中。本叢書包括《油田用聚電解質的合成及套用》、《油田化學品的製備及現場套用》、《表面活性劑科學及其在油氣田開發中的套用》和《特殊油氣井化學工作液》四冊。分別介紹了鑽井、固井、完井、酸化、壓裂、提高採收率等方面用離子型聚合物的合成、套用、特性、作用機理；油田化學品的主要製備方法，油氣田鑽井、固井、酸化、壓裂、堵水調剖、化學驅油、防垢除垢、腐蝕與保護、集輸和水處理方面化學品的製備及現場套用方法；表面活性劑在石油工程各環節中套用研究的最新進展；改善工作液材料、處理劑及工作液配方在固井、酸化、壓裂、三次採油等方面的套用。

本套叢書可作為油氣田套用化學、石油工程、油氣田材料工程學等學科的本科高年級學生、研究生課外閱讀書籍，也可作為相關油田化學工程技術人員和油田化學助劑生產單位技術人員參考用書。

西南石油大學油田化學教研室

2012年2月

前言

素有工業味素美稱的表面活性劑是一類重要的精細化學品。由它的親水親油結構決定，表面活性劑具有許多特殊的性質：表面活性(即降低水的表面張力的性質)、潤濕與分散性能、乳化與起泡功能、增容性質、洗滌性能等。在分散體系中表面活性劑分子可以形成多種形態的聚集體，可以和許多物質發生相互作用，表面活性劑的這些行為使之幾乎可以套用於人類生產活動和生活的各個方面：如洗滌劑、農藥、食品、化妝品、紡織品加工，塑膠、橡膠和皮革工業，醫藥，石油工程，金屬加工，建築業，塗料，新材料製備等。

近幾十年中，一方面，表面活性劑作為石油化工重要產品，在分子設計、門類開發、功能發掘、套用領域等方面的研究都取得長足進展；另一方面，在石油開發的幾乎所有工程環節，表面活性劑都獲得了套用，發揮著不可替代的作用。因此有必要就表面活性劑和表面活性劑科學的基本知識以及它們在油田開發各工程環節的套用作一個較系統的介紹。

本書作者的研究團隊在大分子表面活性劑研究領域耕耘三十多年，進入21世紀開始又對Gemini表面活性劑進行了系列探索，這些工作在本書中都有反映。

本書共10章，前5章是表面活性劑科學基礎知識，包括表面和界面、界面上的相互作用與吸附、界面活性劑、表面活性劑的性質和功能、乳狀液和泡沫；後5章是表面活性劑科學在石油工程各環節，包括鑽井、採油、稠油開採輸送與清防蠟、水處理與材料保護和其他方面的套用。本書第1章、第2章、第5章、第8章、第9章、第10章由胡星琪執筆；第3章、第6章、第7章由趙田紅執筆；第4章由張瑞執筆。全書由胡星琪統稿。

感謝耿向飛為本書製作原圖，感謝西南石油大學化學化工學院對本書寫作的支持。

如果本書到達讀者手中能夠對之提供些許幫助，作者無比欣慰；如果讀者對本書的不足提出意見，作者深表謝意。

胡星琪，趙田紅，張瑞

2012年10月於西南石油大學，成都