استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي في إنتاج حقول النفط

1-المواد الفعالة بالسطحيستخدم لـاستخلاص الزيت الثقيل

نظراً للزوجة العالية وانخفاض سيولة النفط الثقيل، فإنه يواجه صعوبات جمة في استخراجه. ولاستخراج هذا النوع من النفط، تُحقن أحياناً محاليل مائية من المواد الفعالة سطحياً في البئر لتحويله إلى مستحلبات زيت في الماء منخفضة اللزوجة، والتي تُضخ بعد ذلك إلى السطح. تشمل المواد الفعالة سطحياً 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، وكبريتات إيثر كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين الصوديوم، وغيرها. وللحصول على مستحلبات زيت في الماء، من الضروري فصل الماء، ولذا تُستخدم بعض المواد الفعالة سطحياً الصناعية كمزيلات للاستحلاب. وتُعد هذه المواد من مُستحلبات الماء في الزيت. من المواد الشائعة الاستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية، أو الأحماض النفثينية، والأحماض الإسفلتية وأملاحها المعدنية متعددة التكافؤ. لا يمكن استغلال أنواع النفط الثقيل الخاصة باستخدام وحدات الضخ التقليدية، وتتطلب حقن البخار لاستخلاص الحرارة. ولتحسين فعالية استخلاص الحرارة، يلزم استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي. ويُعد حقن الرغوة في بئر حقن البخار، أي حقن عوامل رغوية مقاومة لدرجات الحرارة العالية وغازات غير قابلة للتكثيف، من طرق التحضير الشائعة. ومن عوامل الرغوة الشائعة الاستخدام سلفونات ألكيل بنزين.αتشمل هذه المواد سلفونات الأوليفين، وسلفونات البترول، وإيثرات كحول الألكيل بولي أوكسي إيثيلين سلفوألكيلية، وإيثرات فينول الألكيل بولي أوكسي إيثيلين سلفوألكيلية، وغيرها. ونظرًا لأن المواد الفعالة بالسطح المفلورة تتمتع بنشاط سطحي عالٍ وثبات في مواجهة الأحماض والقلويات والأكسجين والحرارة والزيوت، فإنها تُعد عوامل رغوية مثالية في درجات الحرارة العالية. ولتسهيل مرور الزيت المُشتت عبر بنية المسام في التكوين الجيولوجي، أو لتسهيل إزاحة الزيت الموجود على سطح التكوين، تُستخدم مواد فعالة بالسطح تُسمى عوامل نشر الأغشية، ومن أكثرها شيوعًا بوليمرات راتنجات الفينول المؤكسدة.

2-المواد الفعالة بالسطح لاستخلاص النفط الخام الشمعي

عند استخراج النفط الخام الشمعي، من الضروري إجراء عمليات منع الشمع وإزالته بشكل دوري. تُستخدم المواد الفعالة سطحياً كمثبطات ومزيلات للشمع. تشمل المواد الفعالة سطحياً المستخدمة لمنع الشمع مواداً قابلة للذوبان في الزيت وأخرى قابلة للذوبان في الماء. تعمل المواد القابلة للذوبان في الزيت على منع الشمع عن طريق تغيير خصائص سطح بلورات الشمع. ومن المواد الفعالة سطحياً الشائعة الاستخدام في الزيت سلفونات البترول والمواد الفعالة سطحياً من نوع الأمين. أما المواد الفعالة سطحياً القابلة للذوبان في الماء، فتؤدي دوراً في منع الشمع عن طريق تغيير خصائص الأسطح التي يترسب عليها الشمع (مثل أسطح أنابيب النفط، وقضبان الشفط، والمعدات). تشمل المواد الفعالة بالسطح المتاحة سلفونات ألكيل الصوديوم، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وإيثرات بولي أوكسي إيثيلين الألكانية، وإيثرات بولي أوكسي إيثيلين الهيدروكربونية العطرية، وأملاح سلفونات الصوديوم الخاصة بها، وغيرها. وتنقسم المواد الفعالة بالسطح المستخدمة لإزالة الشمع إلى فئتين: مواد قابلة للذوبان في الزيت تُستخدم في مزيلات الشمع الزيتية، ومواد قابلة للذوبان في الماء، مثل مواد السلفونات، وأملاح الأمونيوم الرباعية، والبولي إيثر، والتوين، ومواد OP الفعالة بالسطح، بالإضافة إلى مواد بيرغال، ومواد OP الفعالة بالسطح المؤسترة بالكبريتات أو المُسلفنة، والتي تُستخدم في مزيلات الشمع المائية. وفي السنوات الأخيرة، محليًا ودوليًا، جرى دمج إزالة الشمع ومنع تراكمه، كما جرى دمج مزيلات الشمع الزيتية والمائية لإنتاج مزيلات شمع مختلطة. يستخدم هذا النوع من مزيلات الشمع الهيدروكربونات العطرية والهيدروكربونات العطرية المختلطة كمرحلة زيتية، ومستحلبات ذات فعالية في إزالة الشمع كمرحلة مائية. عندما يكون المستحلب المختار مادة فعالة سطحية غير أيونية ذات نقطة تعكر مناسبة، فإنه يصل إلى نقطة تعكره أو يتجاوزها عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة منطقة ترسب الشمع في بئر النفط، مما يؤدي إلى تفكك مزيل الشمع المختلط قبل دخوله منطقة ترسب الشمع، لينقسم إلى نوعين من مزيلات الشمع، يعملان معًا على إزالة الشمع.

3-المواد الفعالة بالسطح المستخدمة في الطين المستقر

تتضمن عملية تثبيت الطين جانبين: منع انتفاخ معادن الطين ومنع هجرة جزيئات معادن الطين. لمنع انتفاخ الطين، يمكن استخدام مواد فعالة سطحية كاتيونية مثل أملاح الأمين، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وأملاح البيريدين، وأملاح الإيميدازولين. ولمنع هجرة جزيئات معادن الطين، يمكن استخدام مواد فعالة سطحية غير أيونية كاتيونية تحتوي على الفلور.

4-المواد الفعالة بالسطح المستخدمة في إجراءات التحميض

لتعزيز تأثير التحميض، من الضروري عمومًا إضافة مواد مختلفة إلى المحلول الحمضي. يمكن استخدام أي مادة فعالة سطحية متوافقة مع المحلول الحمضي وسهلة الامتصاص بواسطة المحلول كمثبط للتحميض. تشمل الأمثلة هيدروكلوريدات الأمينات الدهنية، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وأملاح البيريدينيوم من بين المواد الفعالة سطحية الكاتيونية، بالإضافة إلى إيثرات بولي أوكسي إيثيلين ألكيل فينول المُسلفنة، أو الكربوكسي ميثيلية، أو المُسترة بالفوسفات، أو المُسترة بالكبريتات من بين المواد الفعالة سطحية المذبذبة. يمكن لبعض المواد الفعالة سطحية، مثل حمض دوديسيل سلفونيك وأملاحه الألكيلامينية، أن تستحلب المحلول الحمضي في الزيت لتكوين مستحلب حمض في زيت، والذي يعمل أيضًا كمثبط عند استخدامه كسائل عامل للتحميض.

يمكن لبعض المواد الفعالة سطحياً أن تعمل كمزيلات للاستحلاب في السوائل الحمضية. ويمكن للمواد الفعالة سطحياً ذات البنية المتفرعة، مثل بولي أوكسي إيثيلين-بولي أوكسي بروبيلين بروبيلين جليكول إيثر وبولي أوكسي إيثيلين-بولي أوكسي بروبيلين بنتا إيثيلين هيكسامين، أن تعمل كمزيلات للاستحلاب الحمضية.

يمكن استخدام بعض المواد الخافضة للتوتر السطحي كمضافات لتنظيف الأحماض المستهلكة، بما في ذلك المواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع ملح الأمين، ونوع ملح الأمونيوم الرباعي، ونوع ملح البيريدينيوم، والمواد غير الأيونية، والمواد المذبذبة، والمواد الفلورية.

تعمل بعض المواد الفعالة سطحياً كمثبطات لتحمض الحمأة، مثل المواد الفعالة سطحياً القابلة للذوبان في الزيت كالألكيل فينولات والأحماض الدهنية وأحماض ألكيل بنزين سلفونيك وأملاح الأمونيوم الرباعية. ونظراً لضعف ذوبانها في الأحماض، يمكن استخدام المواد الفعالة سطحياً غير الأيونية لتشتيتها في المحلول الحمضي.

لتحسين تأثير التحميض، يجب إضافة مُعدِّلات قابلية التبلل إلى محلول الحمض لعكس قابلية التبلل في المنطقة القريبة من البئر من التبلل بالزيت إلى التبلل بالماء. تُمتصّ مخاليط مثل بولي أوكسي إيثيلين-بولي أوكسي بروبيلين ألكيل الكحول إيثر وبولي أوكسي إيثيلين-بولي أوكسي بروبيلين ألكيل الكحول إيثر المُؤَسْتَر بالفوسفات بواسطة التكوين كطبقة امتصاص أولية، مما يُحقق عكس قابلية التبلل.

بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم بعض المواد الفعالة سطحياً، مثل هيدروكلوريدات الأمينات الدهنية، وأملاح الأمونيوم الرباعية، أو المواد الفعالة سطحياً غير الأيونية-الأنيونية، كعوامل رغوية لتحضير سوائل عمل حمضية رغوية، والتي تحقق أغراض إبطاء التفاعل، ومنع التآكل، وتحميض التكوينات العميقة. وبدلاً من ذلك، يمكن استخدام هذه الرغوات كطبقات تمهيدية للتحميض: فبعد حقنها في التكوين، يُحقن محلول الحمض لاحقاً. ويمكن لتأثير جامين الناتج عن الفقاعات في الرغوة أن يحوّل مسار محلول الحمض، مما يجبره على إذابة الطبقات ذات النفاذية المنخفضة بشكل أساسي، وبالتالي تحسين تأثير التحميض.

5-المواد الفعالة بالسطح المستخدمة في إجراءات التكسير

تُستخدم عمليات التكسير الهيدروليكي غالبًا 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. تُصنع بعض سوائل التكسير الهيدروليكي باستخدام مواد فعالة سطحية كأحد مكوناتها. تُحضّر سوائل التكسير الهيدروليكي من نوع الزيت 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 هيدروليكي مكثف من نوع الزيت في الماء (مستحلب بوليمري). يُمكن استخدام هذا النوع من سوائل التكسير الهيدروليكي في درجات حرارة أقل من 160 درجة مئوية، كما يُمكنه فصل السوائل وتصريفها تلقائيًا. أما سوائل التكسير الهيدروليكي الرغوية، فهي تلك التي يكون فيها الماء هو وسط التشتيت والغاز هو الطور المُشتت، وتتكون مكوناتها الرئيسية 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 رغوية. 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 وسط تشتيت. أكثر أنواع الزيوت استخدامًا في التطبيقات الميدانية هي النفط الخام أو مشتقاته الثقيلة. ولتحسين أداء لزوجتها عند درجات الحرارة المختلفة، تُضاف 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. تستخدم الطريقة الأولى مواد فعالة سطحية أنيونية قابلة للذوبان في الزيت، ومواد فعالة سطحية كاتيونية، ومواد فعالة سطحية غير أيونية كمستحلبات، بينما تستخدم الطريقة الثانية مواد فعالة سطحية بوليمرية تحتوي على الفلور كمثبتات للرغوة. سوائل التكسير للتكوينات الحساسة للماء عبارة عن مستحلبات أو رغوات مُصاغة باستخدام خليط من الكحولات (مثل الإيثيلين جليكول) والزيوت (مثل الكيروسين) كوسيط تشتيت، وثاني أكسيد الكربون السائل كمرحلة مُشتتة، وإيثرات كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين المكبرتة كمستحلبات أو عوامل رغوية، وتُستخدم لتكسير التكوينات الحساسة للماء. أما سوائل التكسير المستخدمة في تحميض التكسير فتُستخدم كسوائل تكسير وتحميض في آن واحد، وتُستخدم في التكوينات الكربوناتية حيث يتم تنفيذ كلا الإجراءين في وقت واحد. وتشمل هذه السوائل، المرتبطة بالمواد الفعالة سطحية، الرغوات الحمضية والمستحلبات الحمضية. يستخدم النوع الأول سلفونات الألكيل أو سلفونات ألكيل بنزين كعوامل رغوية، بينما يستخدم النوع الثاني مواد خافضة للتوتر السطحي من نوع السلفونات كمستحلبات. ومثل سوائل التحميض، تستخدم سوائل التكسير أيضاً مواد خافضة للتوتر السطحي كمزيلات للاستحلاب، ومواد مضافة للتنظيف، وعوامل عكس قابلية التبلل، ولن نتطرق إلى ذلك بالتفصيل هنا.

6-المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة في التحكم في المظهر الجانبي وتدابير منع تسرب المياه

لتحسين فعالية تطوير عمليات حقن الماء وتقليل معدل زيادة نسبة الماء في النفط الخام، من الضروري ضبط معدل امتصاص الماء في آبار الحقن وتطبيق إجراءات سد آبار الإنتاج بالماء كطرق تحفيز. تستخدم بعض هذه الطرق للتحكم في معدل الامتصاص وسد آبار الإنتاج مواد فعالة سطحية معينة. يُحضّر عامل التحكم في معدل 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 ذات النفاذية العالية. 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 ويحقق التحكم في خصائص الطبقات. يُستخدم مُخَفِّف سطحي من نوع ملح الأمونيوم الرباعي كعامل رغوي، يُذاب في محلول سيليكا مُحضر من كبريتات الأمونيوم وزجاج الماء، ويُحقن في التكوين. بعد ذلك، يُحقن غاز غير قابل للتكثيف (غاز طبيعي أو غاز الكلور)، والذي يُولِّد أولًا رغوة مع سائل كوسيط تشتيت في التكوين، ثم يتجمد محلول السيليكا لإنتاج رغوة مع مادة صلبة كوسيط تشتيت، مما يؤدي إلى انسداد الطبقات ذات النفاذية العالية والتحكم في خصائص الطبقات. باستخدام مُخَفِّفات سطحية من نوع السلفونات كعوامل رغوية ومركبات ذات وزن جزيئي عالٍ كعوامل مُكثِّفة ومُثَبِّتة للرغوة، يليها حقن الغاز أو مواد مُولِّدة للغاز، تتولد رغوة مائية على السطح أو في التكوين. في طبقة النفط، تنتقل كمية كبيرة من المادة الفعالة سطحياً إلى سطح التماس بين النفط والماء، مما يؤدي إلى تفكك الرغوة، وبالتالي لا تسد طبقة النفط، وهي عامل سد انتقائي لآبار النفط. أما عامل سد المياه الأسمنتي الزيتي فهو عبارة عن معلق من الأسمنت في الزيت. 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 عادةً مواد فعالة سطحياً من نوع الكربوكسيلات والسلفونات. أما عامل سد المياه المذيب المذيب فهو عبارة عن محلول مذيب يتكون أساساً من سلفونات بترول الأمونيوم، والهيدروكربونات، والكحولات، وغيرها. عند ملامسته لمياه عالية الملوحة في التكوين، يصبح لزجاً، مما يحقق تأثير سد الماء. تُستخدم عوامل سد المسام، سواءً كانت مائية أو زيتية، والمكونة أساسًا من مواد خافضة للتوتر السطحي كاتيونية، والتي تتألف بشكل رئيسي من مواد خافضة للتوتر السطحي من نوع ألكيل كاربوكسيلات وألكيل أمونيوم كلوريد، فقط في تكوينات الحجر الرملي. أما عامل سد المسام النشط للنفط الثقيل فهو عبارة عن نفط ثقيل مذاب في مستحلبات من نوع الماء في الزيت. عند ملامسته للماء في التكوين، يُنتج مستحلبًا عالي اللزوجة من نوع الماء في الزيت، مما يؤدي إلى سد المسام بالماء. ويُحضّر عامل سد المسام من نوع الزيت في الماء عن طريق استحلاب النفط الثقيل في الماء باستخدام مواد خافضة للتوتر السطحي كاتيونية كمستحلبات من نوع الزيت في الماء.

7-المواد الفعالة بالسطح لتدابير مكافحة الرمال

قبل عمليات مكافحة الرمال، يجب حقن كمية معينة من الماء النشط المُحضر بمواد فعالة سطحية كسائل تنظيف مسبق للتكوين، وذلك لتحسين فعالية مكافحة الرمال. معظم المواد الفعالة سطحية الشائعة الاستخدام حاليًا هي مواد فعالة سطحية أنيونية.

8-المواد الفعالة بالسطح لتجفيف النفط الخام

في مرحلتي استخلاص النفط الأولي والثانوي، تُستخدم في الغالب مواد فصل المستحلبات من نوع الماء في الزيت. وقد طُوّرت ثلاثة أجيال من هذه المواد. يشمل الجيل الأول الكربوكسيلات والكبريتات والسلفونات. أما الجيل الثاني فيتكون من مواد فعالة سطحية غير أيونية منخفضة الوزن الجزيئي، مثل OP وPegosperse وزيت الخروع المُسلفن. بينما يتكون الجيل الثالث من مواد فعالة سطحية غير أيونية عالية الوزن الجزيئي. في المرحلة المتأخرة من استخلاص النفط الثانوي ومرحلة الاستخلاص الثالثي، يوجد النفط الخام المُستخلص في الغالب على شكل مستحلبات من نوع الزيت في الماء. وتُستخدم أربعة أنواع من مواد فصل المستحلبات، مثل كلوريد رباعي ديسيل ثلاثي ميثيل الأمونيوم وكلوريد ثنائي ديسيل ثنائي ميثيل الأمونيوم. يمكن لهذه المواد أن تتفاعل مع المستحلبات الأنيونية لتغيير قيمة التوازن بين خصائصها المحبة للماء والمحبة للدهون، أو أن تُمتص على سطح جزيئات الطين المبللة بالماء لتغيير قابليتها للترطيب وفصل مستحلب الزيت في الماء. إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدام بعض المواد الفعالة بالسطح الأنيونية التي تعمل كمستحلبات للماء في الزيت، والمواد الفعالة بالسطح غير الأيونية القابلة للذوبان في الزيت، كمزيلات للاستحلاب في مستحلبات الزيت في الماء.

9-المواد الفعالة سطحياً لمعالجة المياه

بعد فصل النفط الخام عن السائل المُنتَج من بئر النفط، يجب معالجة المياه المُنتَجة لتلبية متطلبات إعادة الحقن. تشمل أغراض معالجة المياه ستة جوانب: تثبيط التآكل، ومنع الترسبات، والتعقيم، وإزالة الأكسجين، وإزالة النفط، وإزالة المواد الصلبة العالقة. ولذلك، تُستخدم مثبطات التآكل، ومثبطات الترسبات، والمبيدات البكتيرية، ومزيلات الأكسدة، ومزيلات النفط، والمواد المُرَسِّبة، وغيرها. وفيما يلي المواد الفعالة بالسطح المستخدمة في الصناعة:

تشمل المواد الفعالة السطحية الصناعية المستخدمة كمثبطات للتآكل أملاح أحماض الألكيل سلفونيك، وأحماض ألكيل بنزين سلفونيك، وأحماض بيرفلورو ألكيل سلفونيك، وأملاح أمينات الألكيل ذات السلسلة المستقيمة، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وأملاح ألكيل بيريدينيوم، وأملاح الإيميدازولين ومشتقاتها، وإيثرات كحول الألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وبولي أوكسي إيثيلين ثنائي ألكيل بروبينول، وأمينات راتنج بولي أوكسي إيثيلين، وأمينات ستيريل بولي أوكسي إيثيلين، وإيثرات كحول الألكيل بولي أوكسي إيثيلين سلفونات الألكيل، وأملاح داخلية متنوعة من الأمينات الرباعية، وأملاح داخلية من ثنائي (بولي أوكسي إيثيلين) ألكيل ومشتقاتها. أما المواد الفعالة السطحية المستخدمة كمثبطات للترسبات فتشمل إسترات الفوسفات، وإسترات الكبريتات، والأسيتات، والكربوكسيلات، ومركباتها من بولي أوكسي إيثيلين. تتميز إسترات السلفونات والكربوكسيلات بثبات حراري أفضل بكثير من إسترات الفوسفات وإسترات الكبريتات. تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الصناعية المستخدمة كمبيدات للجراثيم أملاح الألكيل أمين ذات السلسلة المستقيمة، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وأملاح ألكيل بيريدينيوم، وأملاح الإيميدازولين ومشتقاتها، والعديد من أملاح الأمونيوم الرباعية الداخلية، والأملاح الداخلية لألكيل ثنائي (بولي أوكسي إيثيلين) ومشتقاتها. أما المواد الخافضة للتوتر السطحي الصناعية المستخدمة كمزيلات للزيوت، فهي في الغالب تلك ذات البنية المتفرعة والتي تحتوي على مجموعات ثنائي ثيوكربوكسيلات الصوديوم.

10المواد الفعالة بالسطح في عمليات الإغراق الكيميائي في استخراج النفط

يمكن لعمليات استخلاص النفط الأولية والثانوية استخراج ما بين 25% و50% من النفط الخام الموجود تحت الأرض، مع بقاء كمية كبيرة منه غير قابلة للاستخراج. أما عمليات الاستخلاص الثالثية فتُحسّن كفاءة استخلاص النفط، وتعتمد في الغالب على طرق الحقن الكيميائي، أي إضافة مواد كيميائية إلى الماء المُحقون لزيادة كفاءة عملية الحقن. ومن بين هذه المواد، بعض المواد الفعالة سطحياً الصناعية، وفيما يلي شرح موجز لخصائصها: تُسمى طريقة الحقن الكيميائي التي تستخدم المواد الفعالة سطحياً كعامل رئيسي بالحقن بالمواد الفعالة سطحياً. وتلعب هذه المواد دوراً أساسياً في تحسين استخلاص النفط عن طريق تقليل التوتر السطحي بين النفط والماء وزيادة الرقم الشعري. ونظراً لأن سطح تكوينات الحجر الرملي سالب الشحنة، فإن المواد الفعالة سطحياً المستخدمة هي في الغالب مواد أنيونية، ومعظمها من نوع السلفونات. ويتم تحضيرها عن طريق سلفنة مشتقات البترول ذات المحتوى العالي من الهيدروكربونات العطرية باستخدام عوامل السلفنة (مثل ثالث أكسيد الكبريت) ثم معادلتها بالقلويات. مواصفاته: المكون الفعال 50% - 80%، الزيت المعدني 5% - 30%، الماء 2% - 20%، كبريتات الصوديوم 1% - 6%. تتميز سلفونات البترول بمقاومتها لدرجات الحرارة العالية، ولكنها لا تقاوم الأملاح وأيونات المعادن عالية التكافؤ. تُحضّر السلفونات الاصطناعية من الهيدروكربونات المقابلة باستخدام طرق التخليق المناسبة. ومن بينها، تتميز سلفونات ألفا-أوليفين بمقاومتها العالية للأملاح وأيونات المعادن عالية التكافؤ. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام بعض المواد الفعالة بالسطح الأنيونية وغير الأيونية، والمواد الفعالة بالسطح الكربوكسيلية في عمليات حقن النفط. تتطلب عملية حقن المواد الفعالة بالسطح نوعين من الإضافات: الأول هو المواد المساعدة على زيادة فعالية السطح، مثل إيزوبوتانول، وإيثر بوتيل ثنائي إيثيلين جليكول، واليوريا، والسلفولان، وسلفونات ألكينيل بنزين، وغيرها؛ والآخر هو الإلكتروليتات، بما في ذلك الأحماض والقلويات والأملاح، وخاصة الأملاح. يمكن لهذه المواد أن تقلل من محبة الماء للمواد الفعالة سطحياً، وتزيد من محبة الدهون نسبياً، كما أنها تعمل عن طريق تغيير قيمة التوازن بين محبة الماء ومحبة الدهون لهذه المواد. وللحد من فقدان المواد الفعالة سطحياً وتحسين الكفاءة الاقتصادية، تستخدم عملية حقن المواد الفعالة سطحياً مواد كيميائية تُسمى عوامل التضحية. تشمل هذه المواد المواد القلوية، والأحماض متعددة الكربوكسيل وأملاحها، كما يمكن استخدام الأولغومرات والبوليمرات كعوامل تضحية، بالإضافة إلى الليغنوسلفونات ومشتقاتها المعدلة. تُسمى طريقة حقن النفط التي تستخدم عاملين رئيسيين أو أكثر بالحقن المركب. تشمل طرق حقن النفط المتعلقة بالمواد الفعالة سطحياً ما يلي: مادة فعالة سطحياً + بوليمر لحقن المواد الفعالة سطحياً المكثفة؛ قلوي + مادة فعالة سطحياً لحقن المواد الفعالة سطحياً المعزز بالقلويات أو حقن القلويات المعزز بالمواد الفعالة سطحياً؛ قلوي + مادة فعالة سطحياً + بوليمر للحقن المركب الثلاثي. عادةً ما يحقق حقن النفط المركب معدلات استخلاص نفط أعلى من حقن النفط الأحادي. ووفقًا لتحليل اتجاهات التطوير الحالية محليًا وعالميًا، يتميز حقن النفط المركب الثلاثي بمزايا أكبر من حقن النفط المركب الثنائي. تتكون المواد الفعالة سطحيًا المستخدمة في حقن النفط المركب الثلاثي بشكل أساسي من سلفونات البترول، وعادةً ما تُخلط مع حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك وكربوكسيلات بولي أوكسي إيثيلين ألكيل الكحول إيثر، وبولي أوكسي إيثيلين ألكيل الكحول ألكيل سلفونات الصوديوم، وغيرها، لتحسين مقاومتها للأملاح. وقد أولت الدول، محليًا وعالميًا، اهتمامًا كبيرًا مؤخرًا لأبحاث واستخدام المواد الفعالة سطحيًا الحيوية، مثل الرامنوليبيدات، ومستخلصات تخمير السوفوروليبيد، بالإضافة إلى الكربوكسيلات المختلطة الطبيعية واللجنين القلوي الناتج عن صناعة الورق، والتي حققت نتائج جيدة في حقن النفط في الاختبارات الميدانية والمخبرية.