ما هي استخدامات المواد الخافضة للتوتر السطحي في إنتاج حقول النفط؟

1. المواد الفعالة سطحياً لاستخلاص الزيوت الثقيلة

نظراً للزوجة العالية وانخفاض سيولة النفط الثقيل، فإن استخراجه يمثل تحديات كبيرة. لاستخلاص هذا النوع من النفط، يُحقن أحياناً محلول مائي من المواد الفعالة سطحياً في البئر لتحويل النفط الخام عالي اللزوجة إلى مستحلب زيت في الماء منخفض اللزوجة، والذي يمكن ضخه بعد ذلك إلى السطح.

تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة في طريقة استحلاب الزيت الثقيل وتقليل اللزوجة هذه: سلفونات ألكيل الصوديوم، وإيثر كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وإيثر فينول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وبولي أوكسي إيثيلين-بولي أوكسي بروبيلين بولي أمين، وكبريتات إيثر كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين الصوديوم.

تتطلب عملية استخلاص مستحلب الزيت في الماء فصل الماء، ولذلك تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي الصناعية كمزيلات للاستحلاب. هذه المواد هي مستحلبات من نوع الماء في الزيت. ومن المواد الشائعة الاستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية أو الأحماض النفثينية، والأحماض الأسفلتيكية، وأملاحها المعدنية متعددة التكافؤ.

بالنسبة للنفط الخام شديد اللزوجة الذي لا يمكن استخراجه باستخدام طرق الضخ التقليدية، يلزم حقن البخار لاستخلاصه حرارياً. ولتحسين كفاءة الاستخلاص الحراري، تُستخدم مواد فعالة سطحياً. ومن الطرق الشائعة حقن الرغوة في بئر حقن البخار، وتحديداً عوامل رغوية مقاومة لدرجات الحرارة العالية مع غازات غير قابلة للتكثيف.

تشمل عوامل الرغوة الشائعة الاستخدام سلفونات ألكيل البنزين، وسلفونات ألفا-أوليفين، وسلفونات البترول، وإيثرات كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين المُسلفنة، وإيثرات فينول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين المُسلفنة. ونظرًا لنشاطها السطحي العالي وثباتها في مواجهة الأحماض والقواعد والأكسجين والحرارة والزيوت، تُعدّ المواد الخافضة للتوتر السطحي المفلورة عوامل رغوة مثالية للاستخدام في درجات الحرارة العالية.

لتسهيل مرور الزيت المنتشر عبر بنية المسام في التكوين، أو لتسهيل إزاحة الزيت الموجود على سطح التكوين، تُستخدم مواد فعالة سطحية تُعرف باسم عوامل نشر الأغشية الرقيقة. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك المواد الفعالة السطحية البوليمرية من راتنجات الفينول المؤكسدة.

2. المواد الفعالة سطحياً لاستخلاص النفط الخام الشمعي

يتطلب استخراج النفط الخام الشمعي منع الشمع وإزالته بشكل دوري. تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي كمثبطات للشمع ومشتتات للبارافين.

لمنع ترسب الشمع، توجد مواد فعالة سطحية قابلة للذوبان في الزيت (تُغير خصائص سطح بلورات الشمع) ومواد فعالة سطحية قابلة للذوبان في الماء (تُعدل خصائص أسطح ترسب الشمع مثل الأنابيب وقضبان الشفط والمعدات). تشمل المواد الفعالة السطحية الشائعة القابلة للذوبان في الزيت سلفونات البترول والمواد الفعالة السطحية من نوع الأمين. أما الخيارات القابلة للذوبان في الماء فتشمل سلفونات ألكيل الصوديوم، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وإيثرات ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وإيثرات بولي أوكسي إيثيلين العطرية، ومشتقاتها من سلفونات الصوديوم.

لإزالة البارافين، يتم تصنيف المواد الخافضة للتوتر السطحي أيضًا إلى مواد قابلة للذوبان في الزيت (تستخدم في مزيلات البارافين القائمة على الزيت) ومواد قابلة للذوبان في الماء (مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع السلفونات، ونوع الأمونيوم الرباعي، ونوع البولي إيثر، ونوع توين، ونوع OP، والمواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع الكبريتات/السلفونات PEG أو نوع OP).

في السنوات الأخيرة، شهدت الممارسات المحلية والدولية دمجًا بين منع إزالة الشمع، وذلك بدمج مزيلات الشمع الزيتية والمائية في مُشتتات بارافين هجينة. تستخدم هذه المُشتتات الهيدروكربونات العطرية كمرحلة زيتية، ومستحلبات ذات خصائص إذابة البارافين كمرحلة مائية. عندما تصل درجة حرارة المستحلب إلى نقطة تعكر مناسبة (درجة الحرارة التي يصبح عندها معكرًا)، فإنه يتفكك أسفل منطقة ترسب الشمع، مما يسمح للمكونين بالعمل معًا.

3. المواد الفعالة سطحياً لتجفيف النفط الخام

تُستخدم مُزيلات استحلاب الزيت في الماء بشكل أساسي في عمليات استخلاص النفط الأولية والثانوية. وقد تم تطوير ثلاثة أجيال من هذه المنتجات:

1. الجيل الأول: الكربوكسيلات والكبريتات والسلفونات.

2. الجيل الثاني: المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية ذات الوزن الجزيئي المنخفض (مثل OP و PEG وزيت الخروع المسلفن).

3. الجيل الثالث: المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية ذات الوزن الجزيئي العالي.

في المراحل المتأخرة من الاستخلاص الثانوي والاستخلاص الثلاثي، غالباً ما يوجد النفط الخام على شكل مستحلبات ماء في زيت. وتنقسم عوامل فصل المستحلبات إلى أربع فئات:

·أملاح الأمونيوم الرباعية (مثل كلوريد رباعي ديسيل ثلاثي ميثيل الأمونيوم، كلوريد ثنائي سيتيل ثنائي ميثيل الأمونيوم)، والتي تتفاعل مع المستحلبات الأنيونية لتغيير توازنها المحب للماء والمحب للدهون (HLB) أو تمتص على جزيئات الطين المبللة بالماء، مما يؤدي إلى تغيير قابلية التبلل.

المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية (التي تعمل كمستحلبات زيت في الماء) والمواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية القابلة للذوبان في الزيت، وهي فعالة أيضًا في كسر مستحلبات الماء في الزيت.

اتصل بنا!