هل تعرف كيفية اختيار المواد الفعالة سطحياً لاستخراج النفط من الحقول؟

1. المواد الفعالة سطحياً لتدابير التكسير
تُستخدم عمليات التكسير الهيدروليكي بكثرة في حقول النفط ذات النفاذية المنخفضة. وتتضمن هذه العمليات استخدام الضغط لتكسير التكوين، مما يُحدث شقوقًا، ثم تدعيم هذه الشقوق بمواد داعمة لتقليل مقاومة تدفق السوائل، وبالتالي تحقيق هدف زيادة الإنتاج والحقن. وتُصنع بعض سوائل التكسير الهيدروليكي باستخدام مواد فعالة سطحية كأحد مكوناتها.

تُصنع سوائل التكسير الزيتي في الماء من الماء والزيت والمستحلبات. تشمل المستحلبات المستخدمة مواد فعالة سطحية أيونية وغير أيونية ومذبذبة. عند استخدام الماء المكثف كطور خارجي والزيت كطور داخلي، يُمكن تحضير سائل تكسير زيتي مكثف في الماء (مستحلب بوليمري). يُمكن استخدام هذا النوع من سوائل التكسير في درجات حرارة أقل من 160 درجة مئوية، كما يُمكنه فصل المستحلبات وتفريغ السوائل تلقائيًا.

سوائل التكسير الرغوي هي تلك التي يكون الماء فيها وسط التشتت والغاز هو الطور المنتشر. تتكون بشكل أساسي من الماء والغاز وعوامل الرغوة. يمكن استخدام سلفونات الألكيل، وسلفونات ألكيل البنزين، وإسترات كبريتات الألكيل، وأملاح الأمونيوم الرباعية، والمواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع OP كعوامل رغوة. يتراوح تركيز عوامل الرغوة في الماء عادةً بين 0.5 و2%، وتتراوح نسبة حجم الطور الغازي إلى حجم الرغوة بين 0.5 و0.9.

تُصنع سوائل التكسير الزيتية باستخدام الزيت كمذيب أو وسيط تشتيت. وأكثر أنواع الزيوت استخدامًا في هذا المجال هي النفط الخام أو مشتقاته الثقيلة. ولتحسين أداء لزوجتها عند درجات الحرارة المختلفة، تُضاف إليها سلفونات البترول القابلة للذوبان في الزيت (بوزن جزيئي يتراوح بين 300 و750). وتشمل سوائل التكسير الزيتية أيضًا سوائل التكسير المائية في الزيت وسوائل التكسير الرغوية الزيتية. تستخدم الأولى مواد فعالة سطحية أنيونية وكاتيونية وغير أيونية قابلة للذوبان في الزيت كمستحلبات، بينما تستخدم الثانية مواد فعالة سطحية بوليمرية تحتوي على الفلور كمثبتات للرغوة.

سوائل التكسير للتكوينات الحساسة للماء هي مستحلبات أو رغوات يتم تركيبها باستخدام خليط من الكحولات (مثل الإيثيلين جلايكول) والزيوت (مثل الكيروسين) كوسيط تشتيت، وثاني أكسيد الكربون السائل كمرحلة منتشرة، وإيثرات كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين المؤسترة بالكبريتات كمستحلبات أو عوامل رغوية، وتستخدم لتكسير التكوينات الحساسة للماء.

تُستخدم سوائل التكسير المستخدمة في تحميض التكسير كسوائل تكسير وتحميض في آنٍ واحد، وذلك في التكوينات الكربوناتية حيث تُنفذ العمليتان معًا. وتشمل هذه السوائل تلك المتعلقة بالمواد الفعالة سطحيًا، مثل الرغوة الحمضية والمستحلبات الحمضية؛ إذ تستخدم الأولى سلفونات الألكيل أو سلفونات ألكيل بنزين كعوامل رغوية، بينما تستخدم الثانية مواد فعالة سطحيًا من نوع السلفونات كمستحلبات.

مثل سوائل التحميض، تستخدم سوائل التكسير أيضًا المواد الخافضة للتوتر السطحي كمواد مزيلة للاستحلاب، ومواد مضافة للتنظيف، ومواد معدلة للترطيب، والتي لن يتم التطرق إليها بالتفصيل هنا.

2. مواد فعالة سطحية للتحكم في المظهر الجانبي وتدابير منع انسداد المياه

لتحسين فعالية تطوير حقول النفط باستخدام حقن الماء وكبح معدل زيادة نسبة الماء في النفط الخام، من الضروري تعديل منحنى امتصاص الماء في آبار الحقن واتخاذ تدابير لسد آبار الإنتاج بالماء لزيادة الإنتاج. تستخدم بعض طرق التحكم في منحنى الامتصاص وسد آبار الإنتاج مواد فعالة سطحية معينة. يُحضّر عامل التحكم في منحنى الامتصاص، وهو عبارة عن هلام HPC/SDS، بمزج 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 تباعًا في التكوين. يلتقي السائلان العاملان في التكوين، مُنتجين رواسب ألكيل سلفيت من ألكيل ثلاثي ميثيل أمين، والتي تسد الطبقات عالية النفاذية. يمكن استخدام بولي أوكسي إيثيلين ألكيل فينول إيثر، وألكيل أريل سلفونات، وغيرها، كعوامل رغوية. تُذاب هذه المواد في الماء لتحضير سائل عامل، يُحقن بالتناوب في التكوين مع سائل عامل من ثاني أكسيد الكربون السائل. يؤدي ذلك إلى تكوين رغوة في التكوين (خاصةً في الطبقات ذات النفاذية العالية)، مما يُسبب انسدادًا ويُحقق التحكم في التوزيع. يُذاب مُستحلب من نوع ملح الأمونيوم الرباعي كعامل رغوي في محلول حمض السيليسيك المُحضر من كبريتات الأمونيوم وزجاج الماء، ويُحقن في التكوين، يليه حقن غاز غير قابل للتكثيف (الغاز الطبيعي أو غاز الكلور). يُولد هذا أولًا رغوةً يكون فيها السائل هو وسط التشتت في التكوين، ثم يتجمد محلول حمض السيليسيك، مُنتجًا رغوةً يكون فيها الصلب هو وسط التشتت، مما يؤدي إلى انسداد الطبقات ذات النفاذية العالية والتحكم في التوزيع. باستخدام مُستحلبات من نوع السلفونات كعوامل رغوية ومركبات ذات وزن جزيئي عالٍ كعوامل مُكثفة ومُثبتة للرغوة، ثم حقن الغاز أو مواد مُولدة للغاز، تتولد رغوة مائية على السطح أو في التكوين. في طبقة النفط، تنتقل كمية كبيرة من المواد الفعالة سطحياً إلى سطح التماس بين النفط والماء، مما يؤدي إلى تفتيت الرغوة، وبالتالي لا تسد طبقة النفط، مما يجعلها عاملاً انتقائياً لسد آبار النفط بالماء. أما عامل سد آبار النفط بالأسمنت فهو عبارة عن معلق من الأسمنت في النفط. سطح الأسمنت محب للماء. عند دخوله طبقة إنتاج الماء، يحل الماء محل النفط على سطح الأسمنت ويتفاعل معه، مما يؤدي إلى تصلب الأسمنت وسد طبقة إنتاج الماء. ولتحسين سيولة هذا العامل، تُضاف إليه عادةً مواد فعالة سطحياً من نوع الكربوكسيلات والسلفونات. أما عامل سد آبار النفط المائي السائل المذيب فهو محلول مذيب يتكون أساساً من سلفونات بترول الأمونيوم، والهيدروكربونات، والكحولات، وغيرها. عند ملامسته لمياه عالية الملوحة في التكوين، يصبح لزجاً، مما يحقق تأثير سد آبار النفط بالماء. تُعدّ عوامل سدّ المسامات المائية أو الزيتية القائمة على مواد خافضة للتوتر السطحي كاتيونية، والتي تتكون أساسًا من مواد خافضة للتوتر السطحي من نوع ألكيل كاربوكسيلات وألكيل أمونيوم كلوريد، مناسبة فقط لتكوينات الحجر الرملي. أما عامل سدّ المسامات النشط من الزيت الثقيل فهو عبارة عن زيت ثقيل مُذاب في مستحلبات من نوع الماء في الزيت. عند ملامسته للماء في التكوين، يُنتج مستحلبًا عالي اللزوجة من نوع الماء في الزيت لتحقيق غرض سدّ المسامات. ويُحضّر عامل سدّ المسامات من نوع الزيت في الماء عن طريق استحلاب الزيت الثقيل في الماء باستخدام مواد خافضة للتوتر السطحي كاتيونية كمستحلبات من نوع الزيت في الماء.