استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي في إنتاج حقول النفط

تطبيقالمواد الخافضة للتوتر السطحيفي إنتاج حقول النفط

1. المواد الفعالة بالسطح المستخدمة في استخراج النفط الثقيل

نظراً للزوجة العالية وانخفاض سيولة النفط الثقيل، فإنه يُسبب العديد من الصعوبات في عمليات التعدين. ولاستخراج هذه الزيوت الثقيلة، قد يكون من الضروري أحياناً حقن محلول مائي من مواد خافضة للتوتر السطحي في قاع البئر لتحويل النفط الثقيل عالي اللزوجة إلى مستحلب زيت في الماء منخفض اللزوجة، ثم استخراجه إلى السطح. تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة في هذه الطريقة لاستحلاب النفط الثقيل وخفض لزوجته: سلفونات ألكيل الصوديوم، وإيثر كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وإيثر فينول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وبولي أوكسي إيثيلين بولي أوكسي بروبيلين بوليين بولي أمين، وملح الصوديوم لكبريتات إيثر كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين فينيل، وغيرها. يتطلب مستحلب الزيت في الماء الناتج فصل الماء، ويتم ذلك باستخدام بعض المواد الخافضة للتوتر السطحي الصناعية كمزيلات للاستحلاب. تُعد هذه المواد من مستحلبات الماء في الزيت. تُستخدم عادةً المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية أو الأحماض النفثينية، والأحماض الأسفلتونية وأملاحها المعدنية متعددة التكافؤ.

لا يمكن استخراج النفط الثقيل الخاص باستخدام وحدات الضخ التقليدية، ويتطلب حقن البخار لاستخلاص الحرارة. ولتحسين كفاءة استخلاص الحرارة، يلزم استخدام مواد فعالة سطحية. ويُعد حقن الرغوة في بئر حقن البخار، أي حقن عامل رغوي مقاوم لدرجات الحرارة العالية وغاز غير قابل للتكثيف، أحد أساليب التعديل الشائعة.

تشمل عوامل الرغوة الشائعة الاستخدام سلفونات ألكيل البنزين، وسلفونات ألفا-أوليفين، وسلفونات البترول، وإيثرات كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين سلفوهيدروكربيلية، وإيثرات فينول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين سلفوهيدروكربيلية، وغيرها. ونظرًا لأن المواد الخافضة للتوتر السطحي المفلورة تتمتع بنشاط سطحي عالٍ وثبات في مواجهة الأحماض والقلويات والأكسجين والحرارة والزيوت، فإنها تُعد عوامل رغوة مثالية للاستخدام في درجات الحرارة العالية. ولتسهيل مرور الزيت المُشتت عبر مسام التكوين، أو لتسهيل طرد الزيت الموجود على سطح التكوين، من الضروري استخدام عامل خافض للتوتر السطحي يُسمى عامل نشر الغشاء. ومن أكثر هذه العوامل شيوعًا بوليمر راتنج فينولي أوكسي ألكيلي.

​

1. المواد الفعالة بالسطح لاستخراج النفط الخام الشمعي

يتطلب استخراج النفط الخام الشمعي عمليات متكررة لمنع تكوّن الشمع وإزالته. تعمل المواد الفعالة سطحياً كمثبطات ومزيلات لتكوّن الشمع. تُستخدم نوعان من المواد الفعالة سطحياً: مواد قابلة للذوبان في الزيت ومواد قابلة للذوبان في الماء. تعمل المواد القابلة للذوبان في الزيت على منع تكوّن الشمع عن طريق تغيير خصائص سطح بلورات الشمع. ومن المواد الشائعة الاستخدام في هذا النوع سلفونات البترول والأمينات. أما المواد القابلة للذوبان في الماء، فتعمل على منع تكوّن الشمع عن طريق تغيير خصائص الأسطح المتكون عليها الشمع (مثل أنابيب النفط، وقضبان الشفط، وأسطح المعدات). تشمل المواد الفعالة سطحياً المتوفرة سلفونات ألكيل الصوديوم، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وإيثرات بولي أوكسي إيثيلين الألكانية، وإيثرات بولي أوكسي إيثيلين الهيدروكربونية العطرية وأملاح سلفونات الصوديوم الخاصة بها، وغيرها. كما تُقسم المواد الفعالة سطحياً المستخدمة لإزالة الشمع إلى نوعين. تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي القابلة للذوبان في الزيت في مزيلات الشمع الزيتية، بينما تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي القابلة للذوبان في الماء من نوع السلفونات، ونوع أملاح الأمونيوم الرباعية، ونوع البولي إيثر، ونوع توين، ونوع OP، والمواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الكبريتات أو الألكيلات الكبريتية المسطحة ونوع OP.مادة فعالة سطحيةتُستخدم هذه المواد في مزيلات الشمع المائية. في السنوات الأخيرة، جرى دمج مزيلات الشمع المحلية والأجنبية، كما جرى دمج مزيلات الشمع الزيتية والمائية لإنتاج مزيلات شمع هجينة. يستخدم هذا النوع من مزيلات الشمع الهيدروكربونات العطرية والهيدروكربونات العطرية المختلطة كمرحلة زيتية، ومستحلبًا ذا تأثير مُزيل للشمع كمرحلة مائية. عندما يكون المستحلب المُختار مادة خافضة للتوتر السطحي غير أيونية ذات نقطة تعكر مناسبة، يمكن أن تصل درجة الحرارة أسفل منطقة تكوّن الشمع في بئر النفط إلى نقطة تعكرها أو تتجاوزها، مما يسمح بكسر استحلاب مزيل الشمع المختلط قبل دخوله منطقة تكوّن الشمع، وفصل عاملي إزالة الشمع، اللذين يؤديان معًا دور إزالة الشمع.

3. المواد الفعالة بالسطحيستخدم لتثبيت الطين

تنقسم عملية تثبيت الطين إلى جانبين: منع تمدد معادن الطين ومنع هجرة جزيئات معادن الطين. يمكن استخدام المواد الفعالة سطحياً الكاتيونية، مثل أملاح الأمين، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وأملاح البيريدينيوم، وأملاح الإيميدازولين، لمنع انتفاخ الطين. كما تتوفر مواد فعالة سطحياً غير أيونية كاتيونية تحتوي على الفلور لمنع هجرة جزيئات معادن الطين.

4. المواد الفعالة بالسطحيستخدم في تدابير التحميض

لتحسين تأثير التحميض، تُضاف عادةً مجموعة متنوعة من المواد المضافة إلى المحلول الحمضي. يمكن استخدام أي مادة فعالة سطحية متوافقة مع المحلول الحمضي وسهلة الامتصاص كمثبط للتحميض. ومن هذه المواد: هيدروكلوريد الأمينات الدهنية، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وأملاح البيريدين في المواد الفعالة سطحية الكاتيونية، وألكانات بولي أوكسي إيثيلين المُسلفنة، أو الكربوكسي ميثيلية، أو المُملحة بإستر الفوسفات، أو المُملحة بإستر الكبريتات في المواد الفعالة سطحية الأمفوتيرية، وقاعدة فينول إيثر، وغيرها. بعض المواد الفعالة سطحية، مثل حمض دوديسيل سلفونيك وأملاحه الألكيلامينية، قادرة على استحلاب السائل الحمضي في الزيت لإنتاج مستحلب حمضي في الزيت. يمكن استخدام هذا المستحلب كسائل صناعي مُحمّض، كما أنه يؤدي دورًا مثبطًا للتحميض.

يمكن استخدام بعض المواد الفعالة سطحياً كمضادات للاستحلاب لتحميض السوائل. ويمكن استخدام المواد الفعالة سطحياً ذات البنية المتفرعة، مثل بولي أوكسي إيثيلين بولي أوكسي بروبيلين بروبيلين جليكول إيثر وبولي أوكسي إيثيلين بولي أوكسي بروبيلين بنتا إيثيلين هيكسامين، كمضادات للاستحلاب المحمضة.

يمكن استخدام بعض المواد الفعالة سطحياً كعوامل مساعدة على تصريف المياه في المياه التي تعاني من نقص الحموضة. وتشمل هذه المواد: أملاح الأمين، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وأملاح البيريدينيوم، والمواد غير الأيونية، والمواد المذبذبة، والمواد المحتوية على الفلور.

يمكن استخدام بعض المواد الخافضة للتوتر السطحي كعوامل مضادة للحمأة، مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي القابلة للذوبان في الزيت، مثل الألكيل فينولات والأحماض الدهنية وأحماض ألكيل بنزين سلفونيك وأملاح الأمونيوم الرباعية، وما إلى ذلك. ونظرًا لضعف ذوبانها في الأحماض، يمكن استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية لتشتيتها في المحلول الحمضي.

لتحسين تأثير التحميض، يلزم إضافة عامل عكسي للترطيب إلى المحلول الحمضي لعكس قابلية ترطيب المنطقة المحيطة بالبئر من محبة للدهون إلى محبة للماء. تُمتص مخاليط من إيثرات كحول الألكيل بولي أوكسي إيثيلين بولي أوكسي بروبيلين وإيثرات كحول الألكيل بولي أوكسي إيثيلين بولي أوكسي بروبيلين المملحة بالفوسفات بواسطة عملية التكوين لتشكيل طبقة امتصاص ثالثة، والتي تلعب دورًا في الترطيب والعكس.

بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم بعض المواد الفعالة سطحياً، مثل هيدروكلوريد الأمينات الدهنية، وأملاح الأمونيوم الرباعية، والمواد الفعالة سطحياً غير الأيونية-الأنيونية، كعوامل رغوية لتكوين سائل عامل حمضي رغوي، بهدف إبطاء التآكل وزيادة الحموضة. أو تُصنع الرغوة من هذه المواد وتُستخدم كسائل تحضيري قبل التحميض. بعد حقنها في التكوين، يُحقن محلول الحمض. يعمل تأثير جامين الناتج عن الفقاعات في الرغوة على تحويل مسار السائل الحمضي، مما يجبره على إذابة الطبقة ذات النفاذية المنخفضة بشكل أساسي، وبالتالي تحسين فعالية التحميض.

5. المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة في إجراءات التكسير الهيدروليكي

تُستخدم عمليات التكسير الهيدروليكي بكثرة في حقول النفط ذات النفاذية المنخفضة. وتعتمد هذه العمليات على الضغط لفتح التكوين وتكوين الشقوق، ثم تُستخدم مواد داعمة لدعم هذه الشقوق، مما يقلل من مقاومة تدفق السوائل ويحقق هدف زيادة الإنتاج. وتُصنع بعض سوائل التكسير الهيدروليكي باستخدام مواد فعالة سطحياً كمكون أساسي.

تُصنع سوائل التكسير الزيتي في الماء من الماء والزيت والمستحلبات. تشمل المستحلبات المستخدمة المواد الفعالة بالسطح الأيونية وغير الأيونية والمذبذبة. عند استخدام الماء المكثف كطور خارجي والزيت كطور داخلي، يُمكن تحضير سائل تكسير زيتي مكثف في الماء (مستحلب بوليمري). يُمكن استخدام هذا السائل في درجات حرارة أقل من 160 درجة مئوية، كما أنه قادر على فصل المستحلبات وتصريف السوائل تلقائيًا.

سائل التكسير الرغوي هو سائل تكسير يستخدم الماء كوسيط تشتيت والغاز كطور مُشتت. يتكون بشكل أساسي من الماء والغاز وعامل الرغوة. يمكن استخدام سلفونات الألكيل، وسلفونات ألكيل البنزين، وأملاح إستر كبريتات الألكيل، وأملاح الأمونيوم الرباعية، والمواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع OP كعوامل رغوة. يتراوح تركيز عامل الرغوة في الماء عادةً بين 0.5% و2%، وتتراوح نسبة حجم الطور الغازي إلى حجم الرغوة بين 0.5% و0.9.

سائل التكسير الزيتي هو سائل تكسير مُصاغ باستخدام الزيت كمذيب أو وسيط تشتيت. يُعد النفط الخام أو مشتقاته الثقيلة أكثر أنواع النفط استخدامًا في الموقع. ولتحسين لزوجته وخصائصه الحرارية، يُضاف إليه سلفونات البترول القابلة للذوبان في الزيت (بوزن جزيئي يتراوح بين 300 و750). تشمل سوائل التكسير الزيتية أيضًا سوائل التكسير المائية في الزيت وسوائل التكسير الرغوية الزيتية. تُستخدم في النوع الأول مستحلبات من المواد الفعالة سطحيًا الأنيونية والكاتيونية وغير الأيونية القابلة للذوبان في الزيت، بينما تُستخدم في النوع الثاني مواد فعالة سطحيًا بوليمرية تحتوي على الفلور كمثبتات للرغوة.

يستخدم سائل التكسير الهيدروليكي للتكوينات الحساسة للماء مزيجًا من الكحول (مثل الإيثيلين جليكول) والزيت (مثل الكيروسين) كوسيط تشتيت، وثاني أكسيد الكربون السائل كمرحلة تشتيت، وإيثر كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين المملح بالكبريتات كمستحلب. أو مستحلب أو رغوة مُصاغة بعامل رغوي لتكسير التكوينات الحساسة للماء.

سائل التكسير المستخدم في عمليات التكسير والتحميض هو سائل تكسير وتحميض في آن واحد. يُستخدم في التكوينات الكربوناتية، وتُنفذ العمليتان معًا. ومن المواد الفعالة سطحيًا الرغوة الحمضية والمستحلب الحمضي. تستخدم الأولى سلفونات الألكيل أو سلفونات ألكيل بنزين كعامل رغوي، بينما تستخدم الثانية مادة سلفونات فعالة سطحيًا كمستحلب. وكما هو الحال في سوائل التحميض، تستخدم سوائل التكسير أيضًا مواد فعالة سطحيًا كمضادات للاستحلاب، ومساعدات للتصريف، وعوامل عكس التبلل، ولن نتناولها هنا.

6. استخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي للتحكم في المظهر الجانبي وتدابير منع تسرب الماء

لتحسين فعالية حقن الماء في تطوير الآبار وكبح ارتفاع نسبة الماء في النفط الخام، من الضروري تعديل معدل امتصاص الماء في آبار الحقن وزيادة الإنتاج عن طريق حجب الماء في آبار الإنتاج. وتستخدم بعض طرق التحكم في معدل امتصاص الماء وحجب الماء مواد فعالة سطحياً.

يتكون عامل التحكم في شكل هلام HPC/SDS من هيدروكسي بروبيل السليلوز (HPC) وكبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS) في الماء العذب.

يُذاب كل من ألكيل سلفونات الصوديوم وكلوريد ألكيل ثلاثي ميثيل الأمونيوم في الماء لتحضير سائلين عاملين، يُحقنان في التكوين الجيولوجي تباعًا. يتفاعل السائلان العاملان مع بعضهما البعض داخل التكوين الجيولوجي لإنتاج ألكيل ثلاثي ميثيل أمين. يترسب الكبريتيت ويسد الطبقة ذات النفاذية العالية.

يمكن استخدام بولي أوكسي إيثيلين ألكيل فينول إيثر، وألكيل أريل سلفونات، وما إلى ذلك كعوامل رغوية، حيث يتم إذابتها في الماء لتحضير سائل عامل، ثم يتم حقنها في التكوين بالتناوب مع سائل ثاني أكسيد الكربون السائل العامل، فقط في التكوين (الطبقة عالية النفاذية بشكل رئيسي) تشكل رغوة، وتسبب انسدادًا، وتلعب دورًا في التحكم في المظهر الجانبي.

باستخدام عامل رغوي من الأمونيوم الرباعي مذاب في محلول حمض السيليسيك المكون من كبريتات الأمونيوم وزجاج الماء، وحقنه في التكوين، ثم حقن غاز غير قابل للتكثيف (غاز طبيعي أو كلور)، يمكن توليد شكل سائل في التكوين أولاً. تُنتج الرغوة في الطبقة البينية المشتتة، متبوعة بتصلب محلول حمض السيليسيك، رغوة ذات وسط تشتيت صلب، والذي يعمل على سد الطبقة ذات النفاذية العالية والتحكم في التوزيع.

باستخدام مواد خافضة للتوتر السطحي من نوع السلفونات كعوامل رغوية ومركبات بوليمرية كمثبتات للرغوة، ثم حقن الغاز أو مواد مولدة للغاز، يتم توليد رغوة مائية على سطح الأرض أو في التكوين الجيولوجي. تتميز هذه الرغوة بنشاطها السطحي في طبقة النفط. ينتقل جزء كبير من المادة إلى سطح التماس بين النفط والماء، مما يؤدي إلى تفتيت الرغوة، وبالتالي لا تسد طبقة النفط. إنها مادة انتقائية ومانعة لتسرب الماء إلى آبار النفط.

مادة منع تسرب الماء المصنوعة من الأسمنت الزيتي عبارة عن معلق من الأسمنت في الزيت. سطح الأسمنت محب للماء. عند دخوله إلى طبقة إنتاج الماء، يحل الماء محل التفاعل بين بئر النفط والأسمنت على سطح الأسمنت، مما يؤدي إلى تصلب الأسمنت وسد طبقة إنتاج الماء. ولتحسين سيولة هذه المادة المانعة للتسرب، تُضاف عادةً مواد فعالة سطحية من نوع الكربوكسيلات والسلفونات.

عامل منع الماء السائل المذيب في المذيلات المائية هو محلول مذيلّ يتكون أساسًا من سلفونات الأمونيوم البترولية والهيدروكربونات والكحولات. يحتوي على نسبة عالية من الماء المالح في تركيبه، ويصبح لزجًا لتحقيق تأثير منع الماء.

يعتمد عامل منع الماء في محلول المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية المائية أو الزيتية على عوامل نشطة من كربوكسيلات الألكيل وكلوريد كلوريد الألكيل، وهو مناسب فقط لتكوينات الحجر الرملي.

عامل منع تسرب الماء النشط في النفط الثقيل هو نوع من النفط الثقيل المذاب في مستحلب ماء في زيت. ينتج هذا العامل مستحلب ماء في زيت عالي اللزوجة بعد تجفيف التكوين لتحقيق غرض منع تسرب الماء.

يتم تحضير عامل منع الماء من نوع الزيت في الماء عن طريق استحلاب الزيت الثقيل في الماء باستخدام مادة خافضة للتوتر السطحي كاتيونية كمستحلب للزيت في الماء.

7. استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي كإجراء للتحكم في الرمال

قبل عمليات مكافحة الرمال، يجب حقن كمية معينة من الماء المنشط المُحضر بمواد فعالة سطحياً كسائل تمهيدي لتنظيف التكوين الجيولوجي مسبقاً، وذلك لتحسين فعالية مكافحة الرمال. حالياً، تُعد المواد الفعالة سطحياً الأنيونية الأكثر شيوعاً.

8. مادة فعالة سطحية لتجفيف النفط الخام

في مراحل استخلاص النفط الأولية والثانوية، تُستخدم عادةً مواد فصل الماء عن الزيت في النفط الخام المستخلص. وقد طُوّرت ثلاثة أجيال من هذه المنتجات. الجيل الأول يتكون من الكربوكسيلات والكبريتات والسلفونات. أما الجيل الثاني فيتكون من مواد فعالة سطحية غير أيونية منخفضة الوزن الجزيئي مثل OP وPingpingjia وزيت الخروع المُسلفن. بينما يتكون الجيل الثالث من مواد فعالة سطحية غير أيونية بوليمرية.

في المراحل اللاحقة من استخلاص النفط الثانوي والثالثي، يوجد النفط الخام المُنتَج في الغالب على شكل مستحلب زيت في الماء. تُستخدم أربعة أنواع من مُزيلات الاستحلاب، مثل كلوريد رباعي ديسيل ثلاثي ميثيل أوكسي الأمونيوم وكلوريد ثنائي ديسيل ثنائي ميثيل الأمونيوم. تتفاعل هذه المواد مع المستحلبات الأنيونية لتغيير قيمة توازن الزيت المحب للماء فيها، أو تُمتص على سطح جزيئات الطين المُبللة بالماء، مما يُغير قابليتها للتبلل ويُفكك مستحلبات الزيت في الماء. إضافةً إلى ذلك، يُمكن استخدام بعض المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية والمواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية القابلة للذوبان في الزيت، والتي تُستخدم كمستحلبات ماء في زيت، كمُزيلات استحلاب لمستحلبات الزيت في الماء.

1. المواد الفعالة سطحياً لمعالجة المياه

بعد فصل سائل إنتاج آبار النفط عن النفط الخام، يجب معالجة المياه المنتجة لتلبية متطلبات إعادة الحقن. تتضمن معالجة المياه ستة أغراض رئيسية، هي: تثبيط التآكل، ومنع الترسبات، والتعقيم، وإزالة الأكسجين، وإزالة الزيت، وإزالة المواد الصلبة العالقة. لذا، من الضروري استخدام مثبطات التآكل، ومضادات الترسبات، ومبيدات البكتيريا، ومزيلات الأكسجين، ومزيلات الشحوم، ومواد التلبيد، وغيرها. وتشمل الجوانب التالية استخدام المواد الفعالة بالسطح في الصناعة:

تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الصناعية المستخدمة كمثبطات للتآكل أملاح حمض الألكيل سلفونيك، وحمض ألكيل بنزين سلفونيك، وحمض بيرفلورو ألكيل سلفونيك، وأملاح أمين الألكيل الخطي، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وأملاح ألكيل بيريدين، وأملاح الإيميدازولين ومشتقاته، وإيثرات كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وكحول بروبارجيل ثنائي ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وأمين صمغ الراتنج بولي أوكسي إيثيلين، وستيريل أمين بولي أوكسي إيثيلين، وإيثرات كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وألكيل سلفونات، وأملاح داخلية مختلفة من الأمونيوم الرباعية، وأملاح داخلية من ثنائي (بولي أوكسي إيثيلين) ألكيل ومشتقاتها.

تشمل المواد الفعالة سطحياً المستخدمة كعوامل مضادة للترسبات الحيوية أملاح إستر الفوسفات، وأملاح إستر الكبريتات، والأسيتات، والكربوكسيلات، ومركباتها من البولي أوكسي إيثيلين. وتتميز أملاح إستر السلفونات وأملاح الكربوكسيلات بثبات حراري أفضل بكثير من أملاح إستر الفوسفات وأملاح إستر الكبريتات.

تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الصناعية المستخدمة في مبيدات الفطريات أملاح الألكيل أمين الخطية، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وأملاح الألكيل بيريدينيوم، وأملاح الإيميدازولين ومشتقاته، وأملاح الأمونيوم الرباعية المختلفة، وألكيل ثنائي (بولي أوكسي) فينيل والأملاح الداخلية لمشتقاته.

المواد الخافضة للتوتر السطحي الصناعية المستخدمة في مزيلات الشحوم هي في الأساس مواد خافضة للتوتر السطحي ذات هياكل متفرعة ومجموعات ثنائي ثيوكربوكسيلات الصوديوم.

10. مواد فعالة سطحية لغمر النفط الكيميائي

يمكن لعمليات استخلاص النفط الأولية والثانوية استخلاص ما بين 25% و50% من النفط الخام الموجود تحت الأرض، إلا أن كميات كبيرة منه تبقى مدفونة تحت الأرض ولا يمكن استخلاصها. ويمكن لعمليات الاستخلاص الثلاثية تحسين استخلاص النفط الخام. وتعتمد هذه العمليات في الغالب على طريقة الحقن الكيميائي، أي إضافة مواد كيميائية إلى الماء المحقون لزيادة كفاءة الحقن. ومن بين هذه المواد الكيميائية، بعض المواد الفعالة سطحياً الصناعية. وفيما يلي نبذة مختصرة عنها:

تُعرف طريقة حقن النفط الكيميائية التي تستخدم المواد الفعالة سطحياً كعامل رئيسي باسم حقن المواد الفعالة سطحياً. تلعب هذه المواد دوراً أساسياً في تحسين استخلاص النفط عن طريق تقليل التوتر السطحي بين النفط والماء وزيادة عدد الشعيرات الدموية. ونظراً لأن سطح تكوين الحجر الرملي مشحون بشحنة سالبة، فإن المواد الفعالة سطحياً المستخدمة هي في الغالب مواد أنيونية، ومعظمها من نوع السلفونات. يتم تحضيرها باستخدام عامل سلفنة (مثل ثالث أكسيد الكبريت) لكبرتة مشتقات البترول ذات المحتوى العالي من الهيدروكربونات العطرية، ثم معادلتها بالقلويات. مواصفاتها: المادة الفعالة 50-80%، الزيت المعدني 5-30%، الماء 2-20%، كبريتات الصوديوم 1-6%. لا تتحمل سلفونات البترول درجات الحرارة العالية أو الأملاح أو أيونات المعادن النفيسة. تُحضر السلفونات الاصطناعية من الهيدروكربونات المناسبة باستخدام طرق التخليق المناسبة. من بينها، يتميز سلفونات ألفا-أوليفين بمقاومته العالية للأملاح وأيونات المعادن عالية التكافؤ. كما يمكن استخدام مواد فعالة سطحية أخرى، أنيونية وغير أيونية، بالإضافة إلى مواد فعالة سطحية كربوكسيلية، في إزاحة النفط. تتطلب إزاحة النفط باستخدام المواد الفعالة السطحية نوعين من الإضافات: الأول هو مادة فعالة سطحية مساعدة، مثل إيزوبوتانول، وثنائي إيثيلين جليكول بوتيل إيثر، واليوريا، والسلفولان، وألكينيلين بنزين سلفونات، وغيرها؛ والآخر هو مادة عازلة، تشمل أملاح الأحماض والقلويات، وخاصة الأملاح، التي تقلل من محبة الماء للمادة الفعالة السطحية وتزيد من محبة الدهون لها، كما تُغير من قيمة التوازن بين محبة الماء ومحبة الدهون للمادة الفعالة. ولتقليل فقدان المادة الفعالة السطحية وتحسين الجدوى الاقتصادية، تستخدم عملية حقن المواد الفعالة السطحية أيضًا مواد كيميائية تُسمى عوامل التضحية. تشمل المواد التي يمكن استخدامها كعوامل تضحية المواد القلوية والأحماض متعددة الكربوكسيل وأملاحها. يمكن أيضاً استخدام الأولغومرات والبوليمرات كعوامل تضحية. وتُعدّ الليغنوسلفونات ومشتقاتها من عوامل التضحية.

تُعرف طريقة إزاحة النفط التي تستخدم عاملين كيميائيين رئيسيين أو أكثر باسم الإزاحة المركبة. وتشمل هذه الطريقة، المرتبطة بالمواد الفعالة سطحياً، ما يلي: الإزاحة بالمواد الفعالة سطحياً المُكثّفة بالبوليمرات؛ الإزاحة بالمواد الفعالة سطحياً المُعززة بالقلويات (قلويات + مواد فعالة سطحياً) أو الإزاحة بالمواد الفعالة سطحياً المُعززة بالقلويات؛ الإزاحة المركبة القائمة على العناصر (قلويات + مواد فعالة سطحياً + بوليمر). تتميز الإزاحة المركبة عموماً بمعاملات استخلاص أعلى من الإزاحة الأحادية. ووفقاً للتحليل الحالي لاتجاهات التطوير محلياً وعالمياً، تتمتع الإزاحة المركبة الثلاثية بمزايا أكبر من الإزاحة المركبة الثنائية. وتتكون المواد الفعالة سطحياً المستخدمة في الإزاحة المركبة الثلاثية بشكل أساسي من سلفونات البترول، وعادةً ما تُستخدم أيضاً مع حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك وكربوكسيلات إيثرات كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وأملاح صوديوم سلفونات ألكيل كحول بولي أوكسي إيثيلين، وغيرها، لتحسين مقاومتها للملوحة. في الآونة الأخيرة، حظيت الأبحاث واستخدامات المواد الفعالة بالسطح الحيوية، مثل الرامنوليبيد ومرق تخمير السوفوروليبيد، بالإضافة إلى الكربوكسيلات المختلطة الطبيعية واللجنين القلوي الناتج عن صناعة الورق، باهتمام كبير محلياً ودولياً، وقد حققت نتائج باهرة في الاختبارات الميدانية والمخبرية، حيث أظهرت هذه المواد فعالية عالية في إزاحة الزيوت.