1. المواد الخافضة للتوتر السطحي لاستخراج النفط الثقيل
نظراً لارتفاع لزوجة النفط الثقيل وضعف سيولته، يُشكل استخلاصه تحديات كبيرة. ولاستخراج هذا النفط الثقيل، يُحقن أحياناً محلول مائي من المواد الخافضة للتوتر السطحي في البئر لتحويل النفط الخام عالي اللزوجة إلى مستحلب منخفض اللزوجة من النفط في الماء، والذي يُمكن ضخه بعد ذلك إلى السطح.
تشتمل المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة في طريقة استحلاب الزيوت الثقيلة وتقليل اللزوجة على ألكيل سلفونات الصوديوم، وأثير كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وأثير فينول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين، وبولي أوكسي إيثيلين-بولي أوكسي بروبيلين بولي أمين، وكبريتات إيثر كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين الصوديوم.
يتطلب مستحلب الزيت في الماء المُستخلص فصل الماء، حيث تُستخدم أيضًا عوامل خافضة للتوتر السطحي الصناعية كمُزيلات مستحلب. هذه العوامل هي مُستحلبات ماء في زيت. من بين العوامل الشائعة الاستخدام: المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية أو الأحماض النفثينية، والأحماض الإسفلتية، وأملاحها المعدنية متعددة التكافؤ.
بالنسبة للنفط الخام شديد اللزوجة الذي لا يمكن استخراجه باستخدام طرق الضخ التقليدية، يلزم حقن البخار للاستعادة الحرارية. ولتعزيز كفاءة الاستعادة الحرارية، تُعد المواد الخافضة للتوتر السطحي ضرورية. ومن الأساليب الشائعة حقن الرغوة في بئر حقن البخار، وتحديدًا عوامل الرغوة المقاومة لدرجات الحرارة العالية مع غازات غير قابلة للتكثيف.
تشمل عوامل الرغوة الشائعة الاستخدام سلفونات ألكيل بنزين، وسلفونات ألفا-أولفين، وسلفونات البترول، وإيثرات كحول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين المسلفنة، وإيثرات فينول ألكيل بولي أوكسي إيثيلين المسلفنة. بفضل نشاطها السطحي العالي وثباتها ضد الأحماض والقواعد والأكسجين والحرارة والزيت، تُعد المواد الخافضة للتوتر السطحي المفلورة عوامل رغوية مثالية في درجات الحرارة العالية.
لتسهيل مرور الزيت المشتت عبر بنية المسام-الحلق في التكوين، أو لتسهيل إزاحة الزيت الموجود على سطح التكوين، تُستخدم عوامل خافضة للتوتر السطحي تُعرف باسم عوامل نشر الأغشية الرقيقة. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك عوامل خافضة للتوتر السطحي من بوليمرات راتنج الفينول المؤكسد المؤلكل.
2. المواد الخافضة للتوتر السطحي لاستخراج النفط الخام الشمعي
يتطلب استخراج النفط الخام الشمعي منعًا وإزالةً منتظمين للشمع. تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي كمثبطات للشمع ومشتتات للبارافين.
لتثبيط الشمع، تتوفر مواد خافضة للتوتر السطحي قابلة للذوبان في الزيت (تُغير خصائص سطح بلورات الشمع) ومواد خافضة للتوتر السطحي قابلة للذوبان في الماء (تُغير خصائص أسطح ترسب الشمع مثل الأنابيب، وقضبان الشفط، والمعدات). تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي القابلة للذوبان في الزيت الشائعة سلفونات البترول والمواد الخافضة للتوتر السطحي الأمينية. تشمل الخيارات القابلة للذوبان في الماء سلفونات ألكيل الصوديوم، وأملاح الأمونيوم الرباعية، وإيثرات بولي أوكسي إيثيلين الألكيل، وإيثرات بولي أوكسي إيثيلين العطرية، ومشتقاتها من سلفونات الصوديوم.
بالنسبة 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 النوع السلفونات، والمواد الخافضة للتوتر السطحي من النوع الرباعي الأمونيوم، والمواد الخافضة للتوتر السطحي من النوع البولي إيثر، والمواد الخافضة للتوتر السطحي من النوع OP، والمواد الخافضة للتوتر السطحي من النوع PEG أو الكبريتات/المسلفنة).
في السنوات الأخيرة، دمجت الممارسات المحلية والدولية منع الشمع وإزالته، حيث جمعت بين مزيلات الزيت والماء في مشتتات البارافين الهجينة. تستخدم هذه المواد الهيدروكربونات العطرية كطور زيتي، ومستحلبات ذات خصائص إذابة البارافين كطور مائي. عندما تصل درجة غيوم المستحلب إلى درجة حرارة مناسبة (أي درجة الحرارة التي يصبح عندها غائمًا)، فإنه يتفكك تحت منطقة ترسب الشمع، مما يُطلق كلا المكونين للعمل في وقت واحد.
3. المواد الخافضة للتوتر السطحي لتجفيف النفط الخام
في استخلاص النفط الأولي والثانوي، تُستخدم مُزيلات مستحلبات النفط في الماء بشكل رئيسي. وقد طُوّرت ثلاثة أجيال من هذه المنتجات:
1. الجيل الأول: الكربوكسيلات والكبريتات والسلفونات.
2. الجيل الثاني: المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية ذات الوزن الجزيئي المنخفض (على سبيل المثال، OP، وPEG، وزيت الخروع المسلفن).
3. الجيل الثالث: المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية ذات الوزن الجزيئي العالي.
في مرحلتي الاستخلاص الثانوي والثالثي المتأخرتين، غالبًا ما يوجد النفط الخام على شكل مستحلبات ماء في زيت. تنقسم مزيلات المستحلبات إلى أربع فئات:
·أملاح الأمونيوم الرباعية (على سبيل المثال، كلوريد رباعي ديسيل ثلاثي ميثيل الأمونيوم، كلوريد ثنائي ميثيل الأمونيوم ثنائي السيتيل)، والتي تتفاعل مع المستحلبات الأنيونية لتغيير توازنها المحب للماء والمحب للدهون (HLB) أو تمتص على جزيئات الطين المبللة بالماء، مما يؤدي إلى تغيير قابلية البلل.
·المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية (التي تعمل كمستحلبات للزيت في الماء) والمواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية القابلة للذوبان في الزيت، والتي تعمل أيضًا على تكسير مستحلبات الماء في الزيت.
وقت النشر: ١٧ سبتمبر ٢٠٢٥