Приложение наповърхностноактивни веществав производството на нефтени находища
1. Повърхностноактивни вещества, използвани за добив на тежък петрол
Поради високия вискозитет и лошата течливост на тежкия петрол, той създава много трудности при добива. За да се извлекат тези тежки масла, понякога е необходимо да се инжектира воден разтвор на повърхностноактивно вещество в сондажа, за да се превърне тежкият петрол с висок вискозитет в емулсия масло-във-вода с нисък вискозитет и да се извлече на повърхността. Повърхностноактивните вещества, използвани в този метод за емулгиране и намаляване на вискозитета на тежък петрол, включват натриев алкилсулфонат, полиоксиетилен алкилов алкохолен етер, полиоксиетилен алкилфенол етер, полиоксиетилен полиоксипропилен полиен полиамин, полиоксиетилен винил алкилов алкохолен етер сулфат натриева сол и др. Получената емулсия масло-във-вода трябва да се отдели водата и да се използват някои промишлени повърхностноактивни вещества като деемулгатори за дехидратация. Тези деемулгатори са емулгатори вода-в-масло. Често използвани са катионни повърхностноактивни вещества или нафтенови киселини, асфалтонови киселини и техните многовалентни метални соли.
Специалният тежък петрол не може да се добива с конвенционални помпени агрегати и изисква инжектиране на пара за термично възстановяване. За да се подобри ефектът на термичното възстановяване, е необходимо да се използват повърхностноактивни вещества. Инжектирането на пяна в сондажа за инжектиране на пара, т.е. инжектирането на устойчив на висока температура пенообразуващ агент и некондензиращ газ, е един от често използваните методи за модулация.
Често използваните пенообразуватели са алкилбензенсулфонати, α-олефинови сулфонати, петролни сулфонати, сулфохидрокарбилирани полиоксиетилен алкилови алкохолни етери и сулфохидрокарбилирани полиоксиетилен алкилфенолни етери и др. Тъй като флуорираните повърхностноактивни вещества имат висока повърхностна активност и са устойчиви на киселини, основи, кислород, топлина и масло, те са идеални пенообразуватели за висока температура. За да може диспергираното масло лесно да премине през порестата структура на формацията или за да се улесни отделянето на маслото от повърхността на формацията, е необходимо да се използва повърхностноактивно вещество, наречено филморазпръскващ агент. Най-често използваният е оксиалкилиран фенолно-смолистен полимерен агент с повърхностна активност.
- Повърхностноактивни вещества за добив на восъчен суров петрол
Експлоатацията на восъчен суров петрол изисква често предотвратяване на образуването на восък и отстраняване на восък. Повърхностноактивните вещества действат като инхибитори на восък и средства за отстраняване на восък. Съществуват маслоразтворими повърхностноактивни вещества и водоразтворими повърхностноактивни вещества, използвани за борба с восъка. Първите играят антивосква роля, като променят свойствата на повърхността на восъчните кристали. Често използваните маслоразтворими повърхностноактивни вещества са петролни сулфонати и аминови повърхностноактивни вещества. Водоразтворимите повърхностноактивни вещества играят антивосква роля, като променят свойствата на повърхности, образувани от восък (като нефтени тръби, смукателни пръти и повърхности на оборудване). Наличните повърхностноактивни вещества включват натриеви алкилсулфонати, кватернерни амониеви соли, алканови полиоксиетиленови етери, ароматни въглеводородни полиоксиетиленови етери и техните сулфонатни натриеви соли и др. Повърхностноактивните вещества, използвани за отстраняване на восък, също се разделят на два аспекта. Маслоразтворимите повърхностноактивни вещества се използват за премахване на восък на маслена основа, и са водоразтворими сулфонатен тип, тип кватернерна амониева сол, тип полиетер, тип Tween, OP тип повърхностноактивни вещества, повърхностноактивни вещества на основата на сулфати или сулфоалкилирани плоски тип и OP-тип.повърхностноактивно веществосе използват в препарати за отстраняване на восък на водна основа. През последните години местните и чуждестранните препарати за отстраняване на восък се комбинират органично, а препаратите за отстраняване на восък на маслена основа и препаратите за отстраняване на восък на водна основа се комбинират органично, за да се получат хибридни препарати за отстраняване на восък. Този препарат за отстраняване на восък използва ароматни въглеводороди и смесени ароматни въглеводороди като маслена фаза и емулгатор с ефект на пречистване на восък като водна фаза. Когато избраният емулгатор е нейонно повърхностно активно вещество с подходяща точка на помътняване, температурата под секцията за образуване на восък на нефтения кладенец може да достигне или надвиши точката на помътняване, така че смесеният препарат за отстраняване на восък може да прекъсне емулгацията преди навлизане в секцията за образуване на восък и да се разделят два агента за пречистване на восък, които едновременно играят ролята на пречистване на восък.
3. Повърхностноактивни веществаизползва се за стабилизиране на глина
Стабилизирането на глина се разделя на два аспекта: предотвратяване на разширяването на глинестите минерали и предотвратяване на миграцията на глинестите минерални частици. Катионни повърхностноактивни вещества като аминови соли, кватернерни амониеви соли, пиридиниеви соли и имидазолинови соли могат да се използват за предотвратяване на набъбването на глината. Съществуват нейонни катионни повърхностноактивни вещества, съдържащи флуор, за предотвратяване на миграцията на глинестите минерални частици.
4. Повърхностноактивни веществаизползва се в мерки за подкиселяване
За да се подобри ефектът на подкиселяване, към киселинния разтвор обикновено се добавят различни добавки. Всяко повърхностноактивно вещество, което е съвместимо с киселинния разтвор и се адсорбира лесно от образуването, може да се използва като забавител на подкиселяването. Такива са мастен амин хидрохлорид, кватернерна амониева сол, пиридинова сол в катионни повърхностноактивни вещества и сулфонирани, карбоксиметилирани, фосфатно-естерно-солени или сулфатно-естерно-солени полиоксиетилен алкани в амфотерни повърхностноактивни вещества на база фенол етер и др. Някои повърхностноактивни вещества, като додецилсулфонова киселина и нейните алкиламинови соли, могат да емулгират киселинна течност в масло, за да се получи емулсия киселина-в-масло. Тази емулсия може да се използва като подкиселена индустриална течност и също така играе ролята на забавител.
Някои повърхностноактивни вещества могат да се използват като антиемулгатори за подкиселяване на течности. Повърхностноактивни вещества с разклонени структури, като полиоксиетилен полиоксипропилен пропилен гликолов етер и полиоксиетилен полиоксипропилен пентаетилен хексаамин, могат да се използват като подкиселяващи антиемулгатори.
Някои повърхностноактивни вещества могат да се използват като помощни средства за дренаж с дефицит на киселина. Повърхностноактивните вещества, които могат да се използват като помощни средства за дренаж, включват амино-солен тип, кватернерно-амониево-солен тип, пиридиниево-солен тип, нейонни, амфотерни и флуор-съдържащи повърхностноактивни вещества.
Някои повърхностноактивни вещества могат да се използват като подкиселяващи агенти против утайки, като например масленоразтворими повърхностноактивни вещества, като алкилфеноли, мастни киселини, алкилбензенсулфонови киселини, кватернерни амониеви соли и др. Тъй като имат лоша киселинна разтворимост, нейонните повърхностноактивни вещества могат да се използват за диспергирането им в киселинния разтвор.
За да се подобри ефектът на подкиселяване, към киселинния разтвор е необходимо да се добави агент за обръщане на омокрянето, за да се обърне омокряемостта на зоната около сондажа от липофилна към хидрофилна. Смеси от полиоксиетилен полиоксипропилен алкилови алкохолни етери и фосфатно-солени полиоксиетилен полиоксипропилен алкилови алкохолни етери се адсорбират от формацията, за да образуват третия адсорбционен слой, който играе роля в омокрянето и обръщането.
Освен това, има някои повърхностноактивни вещества, като хидрохлорид на мастен амин, кватернерна амониева сол или нейонно-анионно повърхностноактивно вещество, които се използват като пенообразуващи агенти за приготвяне на киселинна работна течност с пяна, за да се постигне целта за забавяне на корозията и дълбоко подкиселяване, или от тях се правят пяни, които се използват като предварителна течност за подкиселяване. След инжектиране във формацията, киселинният разтвор се инжектира. Ефектът на Джамин, произведен от мехурчетата в пяната, може да отклони киселинната течност, принуждавайки я да разтвори предимно нископропускливия слой, като по този начин подобрява ефекта на подкиселяване.
5. Повърхностноактивни вещества, използвани при мерки за фрактуриране
Мерките за фрактуриране често се използват в нефтени находища с ниска пропускливост. Те използват налягане за отваряне на формацията и образуване на фрактури, а пропант за поддържане на фрактурите, за да се намали съпротивлението на потока на флуида и да се постигне целта за увеличаване на производството и вниманието. Някои фрактуриращи течности са формулирани с повърхностноактивни вещества като една от съставките.
Флуидите за фрактуриране „масло във вода“ се формулират с вода, масло и емулгатори. Използваните емулгатори са йонни, нейонни и амфотерни повърхностноактивни вещества. Ако се използва сгъстена вода като външна фаза, а масло като вътрешна фаза, може да се приготви сгъстена флуид за фрактуриране „масло във вода“ (полимерна емулсия). Този флуид за фрактуриране може да се използва при температури под 160°C и може автоматично да разруши емулсиите и да дренира флуидите.
Флуидът за разбиване на пяна е флуид за разбиване, който използва вода като дисперсионна среда и газ като дисперсна фаза. Основните му компоненти са вода, газ и пенообразувател. Алкилсулфонати, алкилбензенсулфонати, алкилсулфатни естерни соли, кватернерни амониеви соли и органоактивни вещества (OP) могат да се използват като пенообразуватели. Концентрацията на пенообразувателя във водата обикновено е 0,5-2%, а съотношението на обема на газовата фаза към обема на пяната е в диапазона от 0,5-0,9.
Флуидът за фрактуриране на маслена основа е флуид за фрактуриране, формулиран с масло като разтворител или дисперсионна среда. Най-често използваният петрол на обекта е суров петрол или неговата тежка фракция. За да се подобрят неговите вискозитетни и температурни свойства, е необходимо да се добави маслоразтворим петролев сулфонат (молекулно тегло 300-750). Флуидите за фрактуриране на маслена основа включват също флуиди за фрактуриране вода в масло и флуиди за фрактуриране на маслена пяна. Емулгаторите, използвани в първите, са маслоразтворими анионни повърхностноактивни вещества, катионни повърхностноактивни вещества и нейонни повърхностноактивни вещества, докато стабилизаторите на пяната, използвани във вторите, са флуорсъдържащи полимерни повърхностноактивни вещества.
Флуидът за разбиване на водочувствителни формации използва смес от алкохол (като етиленгликол) и масло (като керосин) като дисперсионна среда, течен въглероден диоксид като диспергирана фаза и сулфатно солен полиоксиетилен алкилов алкохолен етер като емулгатор. Или емулсия или пяна, формулирани с пенообразувател, за разбиване на водочувствителни формации.
Флуидът за разбиване, използван за разбиване и подкисляване, е едновременно флуид за разбиване и подкисляващ флуид. Използва се в карбонатни формации и двете мерки се извършват едновременно. Свързани с повърхностноактивните вещества са киселинната пяна и киселинната емулсия. Първата използва алкил сулфонат или алкил бензен сулфонат като пенообразуващ агент, а втората използва сулфонатно повърхностноактивно вещество като емулгатор. Подобно на подкисляващите флуиди, флуидите за разбиване също използват повърхностноактивни вещества като антиемулгатори, дренажни средства и агенти за обръщане на омокрянето, които няма да бъдат обсъждани тук.
6. Използвайте повърхностноактивни вещества за контрол на профила и мерки за блокиране на водата
За да се подобри ефектът от инжектирането на вода и да се потисне нарастващото съдържание на вода в суровия петрол, е необходимо да се регулира профилът на водопоглъщане в кладенците за инжектиране на вода и да се увеличи добивът чрез блокиране на водата в производствените кладенци. Някои от методите за контрол на профила и блокиране на водата често използват някои повърхностноактивни вещества.
Агентът за контрол на профила на гела HPC/SDS е съставен от хидроксипропилцелулоза (HPC) и натриев додецилсулфат (SDS) в прясна вода.
Натриевият алкилсулфонат и алкилтриметиламониевият хлорид се разтварят съответно във вода, за да се получат две работни течности, които се инжектират във формацията една след друга. Двете работни течности взаимодействат помежду си във формацията, за да се получи алкилтриметиламин. Сулфитът се утаява и блокира високопропускливия слой.
Полиоксиетилен алкилфенол етери, алкиларил сулфонати и др. могат да се използват като пенообразуващи агенти, да се разтварят във вода за приготвяне на работен флуид и след това да се инжектират във формацията, редувайки се с течен работен флуид на въглероден диоксид. Точно във формацията (главно във високопропускливия слой) се образува пяна, която предизвиква запушване и играе роля в контрола на профила.
Чрез използване на кватернерно амониево повърхностноактивно вещество като пенообразуващ агент, разтворено в силициево-киселинен зол, съставен от амониев сулфат и водно стъкло, и инжектирано във формацията, а след това инжектиране на некондензиращ газ (природен газ или хлор), първо във формацията може да се генерира течна форма. Пяната в дисперсионния междинен слой, последвана от желиране на силициево-киселинния зол, произвежда пяна с твърдо вещество като дисперсионна среда, която играе ролята на запушване на високопропускливия слой и контролиране на профила.
Чрез използване на сулфонатни повърхностноактивни вещества като пенообразуващи агенти и полимерни съединения като сгъстяващи стабилизатори на пяна, след което чрез инжектиране на газ или газогенериращи вещества, се генерира пяна на водна основа на земята или във формацията. Тази пяна е повърхностно активна в нефтения слой. Голямо количество от агента се придвижва към границата масло-вода, причинявайки разрушаване на пяната, така че да не блокира нефтения слой. Той е селективен агент, блокиращ водата в нефтените кладенци.
Хидроблокиращият агент на цимент на маслена основа е суспензия от цимент в масло. Повърхността на цимента е хидрофилна. Когато попадне във вододобивния слой, водата измества взаимодействието между нефтения кладенец и цимента на повърхността на цимента, което води до втвърдяване на цимента и блокиране на вододобивния слой. За да се подобри течливостта на този запушващ агент, обикновено се добавят карбоксилатни и сулфонатни повърхностноактивни вещества.
Мицеларен течноразтворим водоблокиращ агент на водна основа е мицеларен разтвор, съставен главно от петролни амониев сулфонати, въглеводороди и алкохоли. Съдържа високо съдържание на сол във формацията и става вискозен, за да постигне водоблокиращ ефект.
Водоблокиращият агент на водна или маслена основа, катионният повърхностноактивен разтвор, е базиран на активни вещества като алкил карбоксилат и алкил амониев хлорид и е подходящ само за пясъчникови образувания.
Активният агент за блокиране на водата от тежки масла е вид тежко масло, разтворено с емулгатор вода в масло. След обезводняване на пласта, той образува силно вискозна емулсия вода в масло, за да се постигне целта на блокиране на водата.
Агентът за блокиране на водата „масло във вода“ се приготвя чрез емулгиране на тежко масло във вода, като се използва катионно повърхностно активно вещество като емулгатор „масло във вода“.
7. Използвайте повърхностноактивни вещества за мерки за контрол на пясъка
Преди операциите по контрол на пясъка е необходимо да се инжектира определено количество активирана вода, приготвена с повърхностноактивни вещества, като предварителна течност за предварително почистване на формацията и подобряване на ефекта на контрол на пясъка. В момента най-често използваните повърхностноактивни вещества са анионните повърхностноактивни вещества.
8. Повърхностноактивно вещество за дехидратация на суров петрол
В етапите на първично и вторично извличане на нефт, за извлечения суров петрол често се използват деемулгатори вода-в-нефт. Разработени са три поколения продукти. Първото поколение е карбоксилат, сулфат и сулфонат. Второто поколение са нискомолекулни нейонни повърхностноактивни вещества като OP, Pingpingjia и сулфонирано рициново масло. Третото поколение са полимерни нейонни повърхностноактивни вещества.
В по-късните етапи на вторичното и третичното извличане на нефт, полученият суров нефт съществува предимно под формата на емулсия масло във вода. Използват се четири вида деемулгатори, като тетрадецилтриметилоксиамониев хлорид и дидецилдиметиламониев хлорид. Те могат да реагират с анионни емулгатори, за да променят стойността на хидрофилния си маслен баланс, или да се адсорбират върху повърхността на влажни с вода глинести частици, променяйки тяхната омокряемост и разрушавайки емулсиите масло във вода. Освен това, някои анионни повърхностноактивни вещества и маслоразтворими нейонни повърхностноактивни вещества, които могат да се използват като емулгатори вода в масло, също могат да се използват като деемулгатори за емулсии масло във вода.
- Повърхностноактивни вещества за пречистване на вода
След отделянето на производствената течност от нефтения кладенец от суровия петрол, добитата вода трябва да се пречисти, за да отговаря на изискванията за повторно инжектиране. Пречистването на водата има шест цели, а именно инхибиране на корозията, предотвратяване на котлен камък, стерилизация, отстраняване на кислород, отстраняване на масло и отстраняване на твърди суспендирани вещества. Следователно е необходимо да се използват инхибитори на корозията, агенти против котлен камък, бактерициди, поглъщатели на кислород, обезмаслители и флокуланти и др. Следните аспекти включват промишлените повърхностноактивни вещества:
Промишлените повърхностноактивни вещества, използвани като инхибитори на корозията, включват соли на алкилсулфонова киселина, алкилбензенсулфонова киселина, перфлуороалкилсулфонова киселина, линейни алкиламинови соли, кватернерни амониеви соли и алкилпиридинови соли, соли на имидазолин и неговите производни, полиоксиетилен алкилови алкохолни етери, полиоксиетилен диалкил пропаргилов алкохол, полиоксиетилен розин амин, полиоксиетилен стеариламин и полиоксиетилен алкилови алкохолни етери, алкилсулфонат, различни кватернерни амониеви вътрешни соли, ди(полиоксиетилен)алкилови вътрешни соли и техните производни.
Повърхностноактивните вещества, използвани като противообрастващи агенти, включват фосфатни естерни соли, сулфатни естерни соли, ацетати, карбоксилати и техните полиоксиетиленови съединения. Термичната стабилност на сулфонатните естерни соли и карбоксилатните соли е значително по-добра от тази на фосфатните естерни соли и сулфатните естерни соли.
Промишлените повърхностноактивни вещества, използвани във фунгициди, включват линейни алкиламинови соли, кватернерни амониеви соли, алкилпиридиниеви соли, соли на имидазолин и неговите производни, различни кватернерни амониеви соли, ди(полиокси)винил)алкил и вътрешни соли на неговите производни.
Индустриалните повърхностноактивни вещества, използвани в обезмаслителите, са главно повърхностноактивни вещества с разклонена структура и натриеви дитиокарбоксилатни групи.
10. Повърхностно активно вещество за химическо наводняване с нефт
Първичният и вторичният добив на нефт може да извлече 25%-50% от подземния суров петрол, но все още има много суров петрол, който остава под земята и не може да бъде извлечен. Извършването на третичен добив на нефт може да подобри добива на суров петрол. Третичният добив на нефт най-често използва метод на химическо наводняване, т.е. добавяне на някои химични агенти към инжектираната вода за подобряване на ефективността на наводняването. Сред използваните химикали някои са промишлени повърхностноактивни вещества. Кратко въведение в тях е както следва:
Методът за химическо наводняване с нефт, използващ повърхностноактивно вещество като основен агент, се нарича повърхностноактивно наводняване. Повърхностноактивните вещества играят основна роля за подобряване на добива на нефт чрез намаляване на повърхностното напрежение масло-вода и увеличаване на броя на капилярите. Тъй като повърхността на пясъчниковата формация е отрицателно заредена, използваните повърхностноактивни вещества са предимно анионни повърхностноактивни вещества, като повечето от тях са сулфонатни повърхностноактивни вещества. Те се получават чрез използване на сулфониращ агент (като серен триоксид) за сулфониране на петролни фракции с високо съдържание на ароматни въглеводороди и след това неутрализирането им с алкали. Спецификации: активно вещество 50%-80%, минерално масло 5%-30%, вода 2%-20%, натриев сулфат 1%-6%. Петролният сулфонат не е устойчив на температура, сол или скъпи метални йони. Синтетичните сулфонати се приготвят от съответните въглеводороди, като се използват съответни синтетични методи. Сред тях α-олефиновият сулфонат е особено устойчив на сол и високовалентни метални йони. Други анионно-нейонни повърхностноактивни вещества и карбоксилатни повърхностноактивни вещества също могат да се използват за изместване на нефт. Заместването на масло от повърхностноактивно вещество изисква два вида добавки: едната е ко-повърхностно активно вещество, като изобутанол, диетиленгликол бутилов етер, урея, сулфолан, алкениленбензен сулфонат и др., а другата е диелектрична, включваща киселинни и алкални соли, главно соли, които могат да намалят хидрофилността на повърхностноактивното вещество и относително да увеличат липофилността, а също така да променят хидрофилно-липофилния баланс на активното вещество. За да се намали загубата на повърхностноактивно вещество и да се подобрят икономическите ефекти, при наводняването с повърхностноактивно вещество се използват и химикали, наречени жертвени агенти. Веществата, които могат да се използват като жертвени агенти, включват алкални вещества и поликарбоксилни киселини и техните соли. Олигомерите и полимерите също могат да се използват като жертвени агенти. Лигносулфонатите и техните модификации са жертвени агенти.
Методът на изместване на масло, използващ два или повече основни химически агента за изместване на масло, се нарича композитно наводняване. Този метод на изместване на масло, свързан с повърхностноактивни вещества, включва: наводняване с повърхностноактивни вещества и полимерно удебелени повърхностноактивни вещества; наводняване с алкално-подсилени повърхностноактивни вещества с алкали + повърхностноактивни вещества или повърхностно-активно-подсилени алкални вещества; елементно-базирано композитно наводняване с алкали + повърхностноактивни вещества + полимер. Композитното наводняване обикновено има по-високи коефициенти на възстановяване от еднократното наводняване. Според настоящия анализ на тенденциите в развитието в страната и чужбина, тройното комбинирано наводняване има по-големи предимства от бинарното комбинирано наводняване. Повърхностноактивните вещества, използвани при тройното комбинирано наводняване, са главно петролни сулфонати, обикновено използвани и в комбинация със сярна киселина, фосфорна киселина и карбоксилати на полиоксиетилен алкилови алкохолни етери, както и натриеви соли на полиоксиетилен алкил алкохол алкил сулфонат и др., за да се подобри неговата солеустойчивост. Напоследък както у нас, така и в чужбина се отдава голямо значение на изследванията и използването на биоповърхностноактивни вещества, като рамнолипид, софоролипиден ферментационен бульон и др., както и естествени смесени карбоксилати и страничен продукт от производството на хартия алкален лигнин и др., и са постигнали отлични резултати в полеви и закрити тестове. Добър ефект на изместване на маслото.
Време на публикуване: 26 декември 2023 г.