本書是壓裂酸化技術(shù)人員重要的基礎(chǔ)理論參考書。水力壓裂界面化學(xué)的基礎(chǔ)知識是在熱力學(xué)的北京下提出,同時研究界面作用與熱力學(xué)相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。研究壓裂過程中的物理現(xiàn)象提供了全面的化學(xué)觀點(diǎn),包括潤濕,吸附/解吸,凝結(jié),絮凝,聚結(jié),起泡和裂縫誘導(dǎo)。分析幾種實(shí)驗(yàn)分析技術(shù),包括量熱法,重量氣體吸附和乳化穩(wěn)定性測定。提供了幾種專門測量界面張力值的技術(shù),包括接觸角,懸垂滴和Wilhelmy板。分析經(jīng)典的膠體穩(wěn)定性理論DLVO與電動力學(xué)過程和粘性力。
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曾獲中國石油天然氣集團(tuán)公司科技進(jìn)步一等獎、四川省科技進(jìn)步三等獎等省部級獎勵12項(xiàng),局級重大獎四項(xiàng),三等獎獎勵23項(xiàng)
目錄
1 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 頁巖儲層裂縫的形成和表面力 6
1.3 膠體 14
1.4 乳化液和水力壓裂液 15
2 多孔介質(zhì)中流體流動的毛細(xì)管力作用 17
2.1 引言 17
2.2 液體表面力 18
2.3 液體的拉普拉斯方程 21
2.4 液體的毛細(xì)管力 26
2.5 氣泡和泡沫的形成因素 28
2.6 液體表面張力的測量 30
2.6.1 液滴重量及形狀法 30
2.6.2 威廉密吊片法 32
2.7 一些典型液體的表面張力數(shù)據(jù) 34
2.8 溫度和壓力對液體表面張力的影響 37
2.9 液體1(油)-液體2(水)的界面張力 41
3 水力壓裂用表面活性劑 44
3.1 引言 44
3.2 水溶液的表面張力 47
3.2.1 表面活性物質(zhì)(SAS)的水溶液 48
3.2.2 表面活性劑在水中的溶解度 50
3.3 在水介質(zhì)中表面活性劑的膠束形成 52
3.4 溶液中的吉布斯吸附方程 57
3.5 有機(jī)分子在膠束中的增溶作用 66
4 固體表面的吸附-解吸表界面化學(xué)特性 69
4.1 引言 69
4.2 固體表面的潤濕性能 71
4.3 固體的表面張力 75
4.4 液體在固體表面上的接觸角 75
4.5 在液體-固體界面處接觸角的測量 76
4.6 黏連和黏附理論 78
4.7 在固體表面(頁巖氣儲層)的吸附/解吸 78
4.7.1 固體測量方法中的氣體吸附 83
4.7.2 各種氣體吸附分析 86
4.7.3 溶液在固體表面上吸附溶質(zhì) 87
4.7.4 固體表面積(面積/重量)的測定 88
4.8 固體吸附和壓裂過程中的表面現(xiàn)象 90
4.9 固體表面上的吸附熱 91
4.10 固體表面粗糙度 92
4.11 摩擦 92
4.12 浮選現(xiàn)象 93
5 固體表面特征 95
5.1 引言 95
5.2 石油和天然氣采收(常規(guī)儲層)和表面力 95
5.2.1 海洋石油泄漏和清理過程 97
5.2.2 海洋(或湖泊)表面溢油的不同狀態(tài) 98
5.3 清潔劑的表面化學(xué) 99
5.4 液體蒸發(fā)的蒸發(fā)速率 100
5.5 黏連現(xiàn)象 102
6 水力壓裂用膠體體系 104
6.1 引言 104
6.2 膠體穩(wěn)定性理論 107
6.2.1 帶電膠體 109
6.2.2 液體中帶電粒子的電動過程 111
6.3 疏水懸浮液的穩(wěn)定性 112
6.3.1 膠體凝固動力學(xué) 115
6.3.2 膠體懸浮液的絮凝與凝聚 116
6.4 廢水處理與控制 116
7 泡沫和氣泡的形成、穩(wěn)定性及應(yīng)用 119
7.1 引言 119
7.2 氣泡和泡沫 119
7.3 泡沫 120
7.3.1 泡沫穩(wěn)定性 122
7.3.2 泡沫形成與表面黏度 125
7.3.3 消泡劑 125
7.4 泡沫浮選和泡沫凈化方法 126
7.5 掃描探針顯微鏡在表面和膠體化學(xué)中的應(yīng)用 127
8 水力壓裂用乳液與微乳液 132
8.1 引言 132
8.2 乳液的結(jié)構(gòu) 133
8.2.1 油水乳液 134
8.2.2 乳化劑的HLB值 135
8.2.3 乳液形成方法 137
8.3 乳液穩(wěn)定性和分析 139
8.3.1 帶電(電荷)乳液穩(wěn)定性 140
8.3.2 液滴的乳化或絮凝 140
8.4 油-水界面上兩親分子的取向 141
8.5 微乳液(油水系統(tǒng)) 141
8.5.1 微乳液表面活性劑 143
8.5.2 油藏微乳技術(shù) 144
參考文獻(xiàn) 145
附錄Ⅰ 頁巖氣藏地球化學(xué) 154
附錄Ⅱ 水力壓裂液(表面化學(xué)) 162
附錄Ⅲ 溫度與壓力對液體表面張力的影響(對應(yīng)狀態(tài)理論) 165
附錄Ⅳ 有機(jī)分子在水中的溶解度:表面張力-腔模型系統(tǒng)(水和天然氣水合物的結(jié)構(gòu)) 168
附錄Ⅴ 氣體在固體表面的吸附-解吸 172