2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在石油勘探開采中的研究進(jìn)展考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.提高石油采收率(EOR)2.鉆井液3.化學(xué)驅(qū)4.地層傷害5.碳酸巖儲(chǔ)層酸化二、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述聚合物驅(qū)提高原油采收率的化學(xué)原理。2.列舉三種常用的鉆井液處理劑，并說明其主要作用。3.簡述化學(xué)方法在抑制油氣井筒腐蝕方面的應(yīng)用。4.解釋什么是三次采油（EOR），并簡述其面臨的挑戰(zhàn)之一及相應(yīng)的化學(xué)解決方案。三、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)論述近年來化學(xué)驅(qū)技術(shù)在提高老油田采收率中的應(yīng)用研究進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)。2.分析化學(xué)方法在解決儲(chǔ)層敏感性傷害問題中的作用機(jī)制，并比較水敏、酸敏、鹽敏傷害的化學(xué)抑制策略。3.評(píng)述納米材料在石油勘探開采化學(xué)領(lǐng)域（如鉆井、完井、增產(chǎn)、環(huán)境修復(fù)等）的應(yīng)用潛力與研究方向。試卷答案一、名詞解釋1.提高石油采收率(EOR):指通過化學(xué)方法（如化學(xué)驅(qū)、氣驅(qū)化學(xué)輔助等）改變?cè)托再|(zhì)或油藏環(huán)境，以提高原油洗脫效率，最終增加從油藏中采出石油數(shù)量的技術(shù)。*解析思路：定義核心概念，強(qiáng)調(diào)其通過“化學(xué)方法”實(shí)現(xiàn)，目標(biāo)是“提高采收率”，即“增加石油采出量”。點(diǎn)明是區(qū)別于常規(guī)采油（如自然衰竭）的“技術(shù)”手段。2.鉆井液:在鉆井過程中，為了平衡地層壓力、防止井壁坍塌、潤滑鉆頭、攜帶巖屑等目的，循環(huán)注入井筒的具有特定性能的流體。*解析思路：指出鉆井液的“功能”（平衡壓力、防塌、潤滑、攜帶巖屑），強(qiáng)調(diào)其是鉆井過程中的“流體”，并點(diǎn)出其“循環(huán)注入”的特點(diǎn)。3.化學(xué)驅(qū):利用化學(xué)劑（如聚合物、表面活性劑、堿、氣體及化學(xué)劑混注等）注入油藏，通過改變流體性質(zhì)或油水界面張力，改善流體流動(dòng)能力，提高洗油效率，從而提高石油采收率的技術(shù)總稱。*解析思路：強(qiáng)調(diào)核心是“利用化學(xué)劑”，說明化學(xué)劑的作用方式（改變流體性質(zhì)或界面張力），點(diǎn)明最終目的是“改善流動(dòng)”、“提高洗油效率”和“提高采收率”，并涵蓋其包含的主要類型（聚合物、表面活性劑等）。4.地層傷害:指鉆井、完井、采油等作業(yè)過程中，由于外來流體（如鉆井液、注入水、氣）與儲(chǔ)層巖石、地層流體或儲(chǔ)層中敏感礦物發(fā)生物理化學(xué)作用，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象。*解析思路：點(diǎn)明“原因”（外來流體與儲(chǔ)層組分作用），強(qiáng)調(diào)“后果”（滲透率下降），并涵蓋導(dǎo)致傷害的主要過程（物理化學(xué)作用）和涉及的對(duì)象（巖石、流體、礦物）。5.碳酸巖儲(chǔ)層酸化:針對(duì)以碳酸鹽巖為主要巖性的油藏，通過注入酸液（如有機(jī)酸、無機(jī)酸或其混合物）溶解儲(chǔ)層巖石中的carbonate礦物，以擴(kuò)大井筒附近泄油面積、提高滲透率或解除近井地帶堵塞的一種增產(chǎn)措施。*解析思路：明確“對(duì)象”（碳酸鹽巖儲(chǔ)層），說明“方法”（注入酸液溶解礦物），點(diǎn)出“目的”（擴(kuò)大泄油面積、提高滲透率、解除堵塞），并提及酸液類型（有機(jī)酸、無機(jī)酸等）。二、簡答題1.簡述聚合物驅(qū)提高原油采收率的化學(xué)原理。*答案：聚合物驅(qū)主要通過增粘、降低水相粘度與油相粘度比（水油粘度比）、提高洗油效率以及改善水驅(qū)波前推進(jìn)形態(tài)來提高采收率。聚合物分子鏈在溶液中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，顯著增寬油水界面處的潤濕邊界，延緩水淹前沿，迫使水驅(qū)油波前從水濕轉(zhuǎn)向油濕或中性潤濕，從而更有效地將原油從孔隙中洗脫出來。同時(shí)，聚合物溶液在孔隙中形成的“活塞式”推進(jìn)或“濾餅”效應(yīng)，有助于減少活塞式水驅(qū)和粘性指進(jìn)現(xiàn)象，提高波前穩(wěn)定性。*解析思路：首先點(diǎn)明核心作用（增粘、降粘度比、提高洗油效率、改善波前形態(tài)）。然后具體解釋聚合物如何實(shí)現(xiàn)這些作用：通過形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增寬潤濕邊界，延緩水淹；通過改變潤濕性洗油；通過“活塞式”或“濾餅”效應(yīng)減少油水指進(jìn)。強(qiáng)調(diào)其目標(biāo)是更有效地洗脫原油。2.列舉三種常用的鉆井液處理劑，并說明其主要作用。*答案：三種常用的鉆井液處理劑及其主要作用如下：*膨潤土（如bentonite）：主要作用是提供懸浮能力，使鉆屑懸浮在鉆井液中；增加鉆井液的粘度和剪切稀釋性，提供攜帶能力；形成濾餅，封堵井壁，防止漏失和水侵。*分散劑（dispersant）：主要作用是分散鉆屑和粘土顆粒，防止它們聚結(jié)形成絮凝物，保持鉆井液的低粘度和穩(wěn)定性，改善濾餅質(zhì)量。*潤滑劑（lubricant）：主要作用是降低鉆柱與井壁、鉆柱與鉆頭之間的摩擦系數(shù)，減少鉆具磨損，提高鉆井效率。*解析思路：列舉三種不同功能的處理劑（膨潤土、分散劑、潤滑劑）。對(duì)每種處理劑，清晰說明其核心功能（如膨潤土的懸浮、粘度、濾餅；分散劑的分散；潤滑劑的潤滑）。要求覆蓋鉆井液的主要功能需求。3.簡述化學(xué)方法在抑制油氣井筒腐蝕方面的應(yīng)用。*答案：化學(xué)方法主要通過注入化學(xué)藥劑到井筒（鉆井液、完井液、采油液）或直接與金屬接觸來抑制腐蝕。常用方法包括：添加緩蝕劑（緩蝕離子型、非離子型、有機(jī)膦酸酯類等），與金屬表面發(fā)生反應(yīng)形成致密保護(hù)膜，或與腐蝕介質(zhì)反應(yīng)消耗掉活性物質(zhì)，從而降低腐蝕速率。根據(jù)腐蝕類型（如H?S腐蝕、CO?腐蝕、氧氣腐蝕）和介質(zhì)條件選擇合適的緩蝕劑類型和濃度。*解析思路：點(diǎn)明應(yīng)用場(chǎng)景（井筒）。說明基本原理（注入藥劑或直接接觸）。列舉主要方法（添加緩蝕劑）。解釋緩蝕劑的作用機(jī)制（形成保護(hù)膜、消耗活性物質(zhì)）。強(qiáng)調(diào)需根據(jù)具體情況（腐蝕類型、介質(zhì)）選擇藥劑。4.解釋什么是三次采油（EOR），并簡述其面臨的挑戰(zhàn)之一及相應(yīng)的化學(xué)解決方案。*答案：三次采油（EOR）是指在常規(guī)水驅(qū)（二次采油）之后，為進(jìn)一步提高石油采收率而采用的強(qiáng)化采油技術(shù)。它利用化學(xué)劑、熱力或氣驅(qū)等方法，克服原油從油藏中流動(dòng)的阻力，提高原油洗脫效率。面臨的挑戰(zhàn)之一是儲(chǔ)層敏感性傷害，即注入流體與儲(chǔ)層相互作用導(dǎo)致滲透率下降。相應(yīng)的化學(xué)解決方案包括：在注入流體（如注入水）中添加相應(yīng)的化學(xué)劑，如抑制劑（如堿抑制、鹽抑制、有機(jī)抑制劑），以鈍化敏感礦物表面，阻止或減緩孔喉堵塞，維持或恢復(fù)儲(chǔ)層滲透率。*解析思路：先給出EOR的定義，區(qū)分于二次采油。然后指出EOR的目標(biāo)（提高采收率，克服流動(dòng)阻力）。接著點(diǎn)出具體挑戰(zhàn)（儲(chǔ)層敏感性傷害，導(dǎo)致滲透率下降）。最后提出針對(duì)性的化學(xué)解決方案（添加抑制劑），并簡單說明抑制劑的作用（鈍化敏感礦物，阻止堵塞）。三、論述題1.詳細(xì)論述近年來化學(xué)驅(qū)技術(shù)在提高老油田采收率中的應(yīng)用研究進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)。*答案：近年來，化學(xué)驅(qū)技術(shù)（特別是聚合物驅(qū)、堿驅(qū)、表面活性劑驅(qū)及其復(fù)合驅(qū)）在提高老油田采收率方面取得了顯著進(jìn)展。聚合物驅(qū)技術(shù)通過優(yōu)化聚合物類型、分子量、濃度以及與交聯(lián)劑、堿、表面活性劑的協(xié)同作用，提高了對(duì)粘性原油和復(fù)雜油藏的適應(yīng)性，驅(qū)油效率得到提升。堿驅(qū)通過注入堿劑水解原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，降低界面張力，改善油水混相，尤其對(duì)輕質(zhì)油和稠油效果較好，但面臨堿與地層礦物反應(yīng)結(jié)垢、對(duì)金屬設(shè)備腐蝕等問題。表面活性劑驅(qū)則以其超低界面張力和高效的洗油能力著稱，但成本較高，易受地層水離子強(qiáng)度影響。復(fù)合驅(qū)（如堿-聚合物驅(qū)、表面活性劑-聚合物驅(qū)）結(jié)合了多種驅(qū)替機(jī)理的優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)出更高的驅(qū)油效率和應(yīng)用潛力，但配方優(yōu)化和動(dòng)態(tài)調(diào)整更為復(fù)雜。面臨的挑戰(zhàn)主要包括：老油田地質(zhì)條件復(fù)雜（如非均質(zhì)性強(qiáng)、埋深大、溫度高），對(duì)化學(xué)劑性能要求苛刻；化學(xué)驅(qū)成本較高，經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)需謹(jǐn)慎；部分化學(xué)劑（如堿）存在環(huán)境和設(shè)備兼容性問題；如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)化學(xué)驅(qū)替過程和剩余油分布，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化注采是技術(shù)難點(diǎn)。*解析思路：首先肯定進(jìn)展，并分類介紹主要技術(shù)（聚合物、堿、表面活性劑、復(fù)合驅(qū)）及其近年來的改進(jìn)方向和應(yīng)用效果。然后重點(diǎn)分析每種技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)及局限性。最后集中論述面臨的共性挑戰(zhàn)（地質(zhì)復(fù)雜性、成本、環(huán)境兼容性、預(yù)測(cè)與優(yōu)化），體現(xiàn)對(duì)問題的全面思考。2.分析化學(xué)方法在解決儲(chǔ)層敏感性傷害中的作用機(jī)制，并比較水敏、酸敏、鹽敏傷害的化學(xué)抑制策略。*答案：化學(xué)方法通過在注入流體中添加化學(xué)劑，與儲(chǔ)層敏感礦物或流體發(fā)生作用，阻止或減緩孔喉堵塞，從而解決儲(chǔ)層敏感性傷害問題。其作用機(jī)制主要基于物理屏蔽、化學(xué)穩(wěn)定和離子競(jìng)爭等原理。對(duì)于水敏傷害，主要是由水侵引起粘土礦物（如蒙脫石）吸水膨脹、分散、絮凝，堵塞孔隙喉道?；瘜W(xué)抑制策略包括：添加無機(jī)抑制劑（如鈉鹽、鉀鹽，通過離子交換抑制膨脹）；添加有機(jī)抑制劑（如黃原酸鉀、聚丙烯酸鹽，通過包覆或沉淀阻止分散）；采用低固相、無固相鉆井液或聚合物鉆井液替代傳統(tǒng)鉆井液。對(duì)于酸敏傷害，主要是指酸液與儲(chǔ)層礦物（如長石、云母、高嶺石）反應(yīng)生成可溶性或分散性產(chǎn)物，堵塞孔隙?；瘜W(xué)抑制策略主要是優(yōu)化酸液配方，如使用有機(jī)酸（如甲酸、乙酸）替代強(qiáng)無機(jī)酸，或添加螯合劑、緩蝕劑、粘土穩(wěn)定劑等，降低反應(yīng)速率和產(chǎn)物溶解度/分散性。對(duì)于鹽敏傷害，主要發(fā)生在高鹽注入水與低鹽地層水接觸時(shí)，導(dǎo)致地層中高價(jià)陽離子（如Ca2?,Mg2?）被替換出來，引起粘土礦物膨脹或聚結(jié)?；瘜W(xué)抑制策略包括：使用低鹽或淡水鉆井液；添加阻聚劑或分散劑防止粘土絮凝；添加高分子聚合物（如聚合物磺酸鹽）形成凝膠，穩(wěn)定孔喉。*解析思路：先闡述化學(xué)抑制的通用作用機(jī)制（物理、化學(xué)、離子競(jìng)爭）。然后分別針對(duì)水敏、酸敏、鹽敏三種主要類型，解釋其傷害機(jī)理。接著，針對(duì)每種機(jī)理，提出具體的化學(xué)抑制劑類型（無機(jī)、有機(jī)、酸液添加劑、聚合物等）及其作用原理，并進(jìn)行比較，體現(xiàn)對(duì)不同類型傷害應(yīng)對(duì)策略的理解。3.評(píng)述納米材料在石油勘探開采化學(xué)領(lǐng)域（如鉆井、完井、增產(chǎn)、環(huán)境修復(fù)等）的應(yīng)用潛力與研究方向。*答案：納米材料因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)（如小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等），在石油勘探開采化學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。在鉆井方面，納米顆粒（如納米粘土、納米二氧化硅）可作為鉆井液處理劑，顯著改善流變性、濾失性、潤滑性或抑制性；納米包覆的固井水泥可提高早期強(qiáng)度和后期耐久性。在完井與增產(chǎn)方面，納米顆粒（如納米二氧化硅、納米金屬氧化物）可作為酸化劑或堵劑，提高酸蝕效率或?qū)崿F(xiàn)更精確的堵漏；納米催化劑可用于提高壓裂液的破膠效率或改善儲(chǔ)層滲透性。在環(huán)境修復(fù)方面，納米吸附劑（如納米二氧化鈦、納米鐵氧化物）可用于吸附采油廢水中的重金屬、有機(jī)污染物；納米材料也可用于修復(fù)被油污污染的土壤。然而，納米材料的應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)，如成本較高、規(guī)?；苽淅щy、在復(fù)雜地層環(huán)境中的穩(wěn)定性和長期性能、潛在的生態(tài)與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)以及如何有效將其與現(xiàn)有工藝集成等。未來的研究方向應(yīng)聚焦于：開發(fā)低成本、高性能的納米材料及其復(fù)合材料；深入研究