油田化学（李剑虹）

《油田化学》以油田生产全流程为主线，构建了从基础理论到工程应用、实验技术及安全管理的完整知识体系。全书共分17章，涵盖钻井、采油、集输等关键环节的化学原理与技术实践。开篇基础知识篇夯实理论根基，详解表面与界面化学、油田化学品及相关化学等核心内容；钻井化学篇围绕黏土矿物特性，深入阐述钻井液、水泥浆的组成、性能及工程应用；采油化学篇作为核心，重点介绍化学驱、调剖与堵水、酸化与压裂等关键技术及应用案例；集输化学篇聚焦污水与污泥处理、防腐与输送等技术，辅以实验检测方法；最后HSE管理体系篇明确化学品危害与安全防控要求。
本书可作为普通高等学校石油工程专业、油气储运工程专业、海洋油气工程专业等的本科生教材，也可为从事石油工程、应用化学的现场工程人员和技术人员，以及油田化学品生产厂技术人员提供有益的参考和借鉴。

油田化学立足石油工业，是石油天然气工业与化学化工、生化工程领域之间的桥梁，涉及的工程技术包括钻井、固井、采油、集输和油田污水处理、腐蚀与防护等领域的新技术、新方法和新产品及新应用。油田化学与油气层保护紧密相关，油田化学技术在油田开发、提高石油采收率和降低成本等方面发挥了显著作用。当今时代，纳米技术、生物技术在油田化学技术中的应用越来越广泛；化学成膜理论、表面与界面理论、智能聚合物理论、生物聚合物理论等，亦是当今物理化学、表面化学、高分子化学、生物化学领域的研究热点，体现出较多的高新技术特点。
在国家对高校育人目标提出能力培养导向的大环境下，能够将基础理论、技术理论与实践应用相结合，能够将传统知识体系与先进研究技术和成果相结合，使阅读者在学习过程中更有效地理解基础理论，且能关联于工程实际问题甚至对工程问题进行类比，进行有效引导或参考的书籍，是高校教学用书的迫切需求。本书从表面与界面化学基础理论知识及油田化学品出发，结合油气田生产和研发的实际情况进行典型应用案例分析。本书还分别以实验方式对钻井化学、采油化学、集输化学的一些相关测定以及油田化学品HSE管理体系的相关内容进行了介绍。书中选取了大量研究成果与应用技术案例，旨在以科学技术手段激活“立德树人”的初心，运用新媒体、新技术使育人工作更具活力。未来需持续以学生发展为中心，在守正中创新，让思政教育真正“活起来”“火起来”，培养担当民族复兴大任的时代新人。
本书为石油和化工行业“十四五”规划教材，其中杨双春负责第1、17章内容的编写，李沼萱负责第2、4章内容的编写，蔡家铁负责第3、5章内容的编写，李剑虹负责第6～16章内容的编写，潘一、赵然磊、郭明哲参与了资料的整理工作，全书由李剑虹统稿、审定。教材参考并引用了许多相关的教材、书籍、期刊、产品样本及技术手册，在此对被引用文献的有关作者表示衷心的感谢!
油田化学品和油田化学应用方法在石油工业中的使用日益广泛，其基础理论、应用理论以及应用技术或工程案例可以作为石油院校有关的教学用书，也可作为从事石油工程、应用化学的现场工程人员和技术人员，以及油田化学品生产厂技术人员的参考用书。油气田、油气井基础化学涉及面广，专业性强，鉴于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，希望广大师生及现场工作人员提出宝贵意见。

编者
2025年12月

第Ⅰ篇基础知识
第1章表面与界面化学3
1.1概述3
1.1.1表面与界面3
1.1.2界面化学与表面化学4
1.2界面上的相互作用与吸附4
1.2.1界面现象4
1.2.2范德华力4
1.2.3界面吸附及影响因素6
1.3双电层理论7
1.3.1扩散双电层模型及修正模型8
1.3.2电动电势11
1.3.3压缩双电层理论11

第2章油田化学品及相关化学12
2.1概述12
2.2油田化学品12
2.3表面活性剂化学13
2.4聚合物化学16
2.5岩石地层化学17
2.6油田水化学18


第Ⅱ篇钻井化学
第3章黏土矿物22
3.1黏土矿物的单元22
3.1.1黏土矿物的分类及化学组成22
3.1.2常见黏土矿物的基本结构25
3.2黏土矿物的性质29
3.2.1黏土矿物的电性质29
3.2.2黏土矿物的吸附性32
3.2.3黏土矿物的膨胀性34

第4章钻井液化学37
4.1钻井液概述37
4.1.1钻井液的功能37
4.1.2钻井液的组成40
4.1.3钻井液的分类41
4.2钻井液的特性44
4.2.1钻井液的密度与案例44
4.2.2钻井液的酸碱性与案例46
4.2.3钻井液的流变性与案例49
4.2.4钻井液的润滑性与案例54
4.2.5钻井液的稳定性与案例56
4.2.6钻井液的滤失、漏失与案例58
4.3钻井液化学在工程中的应用60

第5章水泥浆化学64
5.1水泥浆的功能与组成64
5.1.1水泥浆的功能64
5.1.2水泥浆的组成64
5.2水泥浆的特性77
5.2.1水泥浆的密度及控制77
5.2.2水泥浆的稠化及控制80
5.2.3水泥浆的流变性及控制83
5.2.4水泥浆的滤失与漏失85
5.2.5水泥浆体系88
5.3水泥浆化学在工程中的应用93

第6章钻井化学相关测定96
6.1水基钻井液配制及性能测定96
6.1.1原理96
6.1.2实验97
6.2钻井液的钙侵的测定与调整99
6.2.1原理99
6.2.2实验99
6.3油井水泥浆配制及性能测定100
6.3.1原理100
6.3.2实验101


第Ⅲ篇采油化学
第7章化学驱106
7.1表面活性剂驱106
7.1.1表面活性剂的类型106
7.1.2表面活性剂结构和性能107
7.1.3表面活性剂驱的作用机理109
7.1.4表面活性剂驱研究与应用117
7.2聚合物驱123
7.2.1聚合物的类型123
7.2.2聚合物驱的作用机理123
7.2.3聚合物驱应用126
7.3碱驱129
7.3.1碱驱化学品129
7.3.2碱驱的作用机理130
7.3.3碱驱应用132
7.4复合驱135
7.4.1驱油成分135
7.4.2驱油成分之间的协同效应136
7.4.3复合驱的研究与应用137
7.5混相驱152
7.5.1混相注入剂与混相驱的类型152
7.5.2LPG驱153
7.5.3CO2驱153
7.5.4研究与应用156

第8章化学调剖与堵水164
8.1注水井调剖与油井堵水164
8.1.1注水井调剖164
8.1.2油井堵水165
8.1.3注水井与油井之间的压降166
8.2调剖剂167
8.2.1调剖剂的分类167
8.2.2注水井调剖的发展方向170
8.3堵水剂171
8.3.1选择性堵水剂171
8.3.2非选择性堵水剂179
8.3.3化学堵水剂的现状与发展方向184
8.4调剖和堵水的研究与应用185
8.4.1调剖技术的研究与应用185
8.4.2堵水技术的研究与应用188

第9章化学降黏194
9.1稠油及稠油开采方式和技术194
9.1.1稠油194
9.1.2稠油开采方式与技术196
9.2化学降黏方式197
9.2.1乳化降黏197
9.2.2氧化降黏199
9.2.3油溶性降黏剂降黏200
9.2.4催化降黏201
9.3化学降黏的研究与应用202
9.3.1案例一——稠油降黏/泡沫复合驱的研究与应用202
9.3.2案例二——稠油降黏组合调驱的研究与应用207

第10章酸化液与压裂液213
10.1酸化液及应用213
10.1.1酸化液的类型及其性能213
10.1.2酸化液添加剂218
10.1.3酸处理工艺221
10.1.4酸化对地层的伤害223
10.1.5酸化液应用224
10.2压裂液及应用231
10.2.1压裂液性能及类型231
10.2.2水基压裂液233
10.2.3油基压裂液243
10.2.4泡沫压裂液244
10.2.5清洁压裂液246
10.2.6压裂液应用247

第11章化学防砂与防蜡252
11.1化学防砂252
11.1.1化学胶结防砂253
11.1.2化学法人工井壁254
11.2化学防蜡与清蜡255
11.2.1化学防蜡256
11.2.2化学清蜡257

第12章采油化学相关测定259
12.1部分水解聚丙烯酰胺的盐敏效应259
12.1.1原理259
12.1.2实验260
12.2协同效应测定260
12.2.1原理260
12.2.2实验261
12.3压裂液的交联与破胶261
12.3.1原理262
12.3.2实验262


第Ⅳ篇集输化学
第13章油田污水化学处理266
13.1常规性去除物质的处理266
13.1.1化学法除油266
13.1.2化学法除氧268
13.1.3化学法处理悬浮固体269
13.2化学除垢、防垢与缓蚀269
13.2.1化学除垢与防垢269
13.2.2化学缓蚀270
13.3化学杀菌271

第14章油田污泥化学处理272
14.1污泥处理的意义和必要性272
14.2化学处理法272
14.3油泥处理研究273

第15章防腐与输送275
15.1集输过程中的化学防腐275
15.1.1油田集输化学腐蚀275
15.1.2集输过程中的化学防腐技术276
15.1.3化学防垢与除垢276
15.2化学降凝与减阻输送276
15.2.1原油的凝点276
15.2.2化学降凝277
15.2.3降凝剂技术的成功应用277
15.2.4稠油降黏减阻输送技术277

第16章集输化学相关测定279
16.1油田污水中含油量的测定279
16.1.1原理279
16.1.2实验279
16.2混凝剂的性能测定280
16.2.1原理280
16.2.2实验281
16.3降凝剂性能测定282
16.3.1原理282
16.3.2实验282


第Ⅴ篇HSE管理体系
第17章油田化学品的管理286
17.1油田化学品的危害286
17.1.1油田化学品的危害性286
17.1.2油田化学品的危害控制与管理标准化287
17.2油田化学品的要求288
17.2.1油田化学品的使用要求288
17.2.2油田化学品废弃处置要求290
17.3危险性事故和预防控制290
17.3.1化学品爆炸过程290
17.3.2火灾爆炸预防措施291
17.3.3泄漏和聚集爆炸的预防措施293
17.3.4化学品中毒预防措施293


参考文献295