Aplicació de tensioactius en la producció de jaciments petrolífers

Aplicació detensioactiusen la producció de jaciments petrolífers

1. Tensioactius utilitzats per a la mineria de petroli pesant

A causa de l'alta viscositat i la poca fluïdesa del petroli pesant, aquest presenta moltes dificultats per a la mineria. Per extreure aquests olis pesants, de vegades cal injectar una solució aquosa de tensioactiu al fons del pou per convertir el petroli pesant d'alta viscositat en una emulsió d'oli en aigua de baixa viscositat i extreure-la a la superfície. Els tensioactius utilitzats en aquest mètode d'emulsificació i reducció de la viscositat del petroli pesant inclouen alquilsulfonat de sodi, èter d'alcohol alquílic de polioxietilè, èter d'alquilfenol de polioxietilè, polioxietilè polioxipropilè poliè poliamina, sal sulfat de sodi d'èter d'alcohol alquílic de polioxietilè vinil, etc. L'emulsió d'oli en aigua produïda necessita separar l'aigua i utilitzar alguns tensioactius industrials com a desmulsionants per a la deshidratació. Aquests desmulsionants són emulsionants d'aigua en oli. Els més utilitzats són els tensioactius catiònics o àcids naftènics, els àcids asfaltònics i les seves sals metàl·liques multivalents.

El petroli pesant especial no es pot extreure amb unitats de bombament convencionals i requereix injecció de vapor per a la recuperació tèrmica. Per millorar l'efecte de recuperació tèrmica, cal utilitzar tensioactius. Injectar escuma al pou d'injecció de vapor, és a dir, injectar agent escumant resistent a altes temperatures i gas no condensable, és un dels mètodes de modulació més utilitzats.

Els agents escumants més utilitzats són els sulfonats d'alquilbenzè, els sulfonats d'α-olefina, els sulfonats de petroli, els èters d'alcohol alquílic de polioxietilè sulfohidrocarbilats i els èters d'alquilfenol de polioxietilè sulfohidrocarbilats, etc. Com que els tensioactius fluorats tenen una alta activitat superficial i són estables als àcids, àlcalis, oxigen, calor i oli, són agents escumants ideals per a altes temperatures. Per tal que l'oli dispers passi fàcilment a través de l'estructura de la gola dels porus de la formació, o per fer que l'oli a la superfície de la formació sigui fàcil d'expulsar, cal utilitzar un tensioactiu anomenat agent difusor de pel·lícula. El més utilitzat és l'agent d'activitat superficial del polímer de resina fenòlica oxialquilada.

​

1. Tensioactius per a la mineria de petroli cru cerós

L'explotació del cru cerós requereix una prevenció i eliminació freqüents de la cera. Els tensioactius actuen com a inhibidors i eliminadors de cera. Hi ha tensioactius solubles en oli i tensioactius solubles en aigua que s'utilitzen per a la cera. El primer juga un paper anticera canviant les propietats de la superfície del cristall de cera. Els tensioactius solubles en oli que s'utilitzen habitualment són els sulfonats de petroli i els tensioactius d'amina. Els tensioactius solubles en aigua tenen un paper anticera canviant les propietats de les superfícies formades per cera (com ara canonades de petroli, varetes de succió i superfícies d'equips). Els tensioactius disponibles inclouen alquilsulfonats de sodi, sals d'amoni quaternari, èters de polioxietilè d'alcans, èters de polioxietilè d'hidrocarburs aromàtics i les seves sals de sulfonat de sodi, etc. Els tensioactius utilitzats per a l'eliminació de cera també es divideixen en dos aspectes. Els tensioactius solubles en oli s'utilitzen per a eliminadors de cera a base d'oli, i tipus sulfonat soluble en aigua, tipus sal d'amoni quaternari, tipus polièter, tipus Tween, tensioactius de tipus OP, tipus pla a base de sulfat o sulfoalquilat i tipus OP.tensioactiuS'utilitzen en removedors de cera a base d'aigua. En els darrers anys, s'han combinat orgànicament removedors de cera nacionals i estrangers, i s'han combinat orgànicament removedors de cera a base d'oli i removedors de cera a base d'aigua per produir removedors de cera híbrids. Aquest removedor de cera utilitza hidrocarburs aromàtics i hidrocarburs aromàtics mixtos com a fase d'oli, i utilitza un emulsionant amb efecte de neteja de cera com a fase d'aigua. Quan l'emulsionant seleccionat és un tensioactiu no iònic amb un punt de núvol adequat, la temperatura per sota de la secció de cera del pou de petroli pot assolir o superar el seu punt de núvol, de manera que l'eliminador de cera mixt pot... L'emulsificació es trenca abans d'entrar a la secció de formació de cera i se separen dos agents de neteja de cera, que simultàniament tenen el paper de neteja de cera.

3. Tensioactiusutilitzat per estabilitzar l'argila

L'estabilització de l'argila es divideix en dos aspectes: prevenir l'expansió dels minerals argilosos i prevenir la migració de partícules minerals argiloses. Els tensioactius catiònics com el tipus de sal d'amina, el tipus de sal d'amoni quaternari, el tipus de sal de piridini i la sal d'imidazolina es poden utilitzar per prevenir la inflor de l'argila. Hi ha disponibles tensioactius catiònics no iònics que contenen fluor per prevenir la migració de partícules minerals argiloses.

4. Tensioactiusutilitzat en mesures d'acidificació

Per tal de millorar l'efecte d'acidificació, generalment s'afegeixen diversos additius a la solució àcida. Qualsevol tensioactiu que sigui compatible amb la solució àcida i que s'adsorbeixi fàcilment per la formació es pot utilitzar com a retardant de l'acidificació. Com ara clorhidrat d'amina grassa, sal d'amoni quaternari, sal de piridina en tensioactius catiònics i alcans de polioxietilen sulfonats, carboximetilats, salats amb èster de fosfat o èster de sulfat salats en tensioactius amfòters, èter fenòlic base, etc. Alguns tensioactius, com l'àcid dodecilsulfònic i les seves sals d'alquilamina, poden emulsionar líquid àcid en oli per produir una emulsió àcid-en-oli. Aquesta emulsió es pot utilitzar com a líquid industrial acidificat i també juga un paper retardant.

Alguns tensioactius es poden utilitzar com a antiemulsionants per acidificar líquids. Els tensioactius amb estructures ramificades com l'èter de polioxietilè polioxipropilè propilenglicol i la polioxietilè polioxipropilè pentaetilè hexaamina es poden utilitzar com a antiemulsionants acidificants.

Alguns tensioactius es poden utilitzar com a ajudes de drenatge en casos de deficiència d'àcid. Els tensioactius que es poden utilitzar com a ajudes de drenatge inclouen sals d'amina, sals d'amoni quaternari, sals de piridini, no iònics, amfòters i tensioactius que contenen fluor.

Alguns tensioactius es poden utilitzar com a agents antifangs acidificants, com ara els tensioactius solubles en oli, com ara els alquilfenols, els àcids grassos, els àcids alquilbenzensulfònics, les sals d'amoni quaternari, etc. Com que tenen una baixa solubilitat àcida, es poden utilitzar tensioactius no iònics per dispersar-los en la solució àcida.

Per tal de millorar l'efecte d'acidificació, cal afegir un agent d'inversió humectant a la solució àcida per revertir la humectabilitat de la zona propera al pou de lipofílica a hidròfila. La formació adsorbeix mescles d'èters d'alcohol alquílic de polioxietilè polioxipropilè i èters d'alcohol alquílic de polioxietilè polioxipropilè salats amb fosfat per formar la tercera capa d'adsorció, que juga un paper en la humectació i la inversió.

A més, hi ha alguns tensioactius, com ara el clorhidrat d'amina grassa, la sal d'amoni quaternari o el tensioactiu no iònic-aniònic, que s'utilitzen com a agents escumants per fer que el fluid de treball àcid de l'escuma sigui per aconseguir l'objectiu d'alentir la corrosió i l'acidificació profunda, o bé es fabriquen escumes a partir d'això i s'utilitzen com a prefluid per a l'acidificació. Després d'injectar-les a la formació, s'injecta la solució àcida. L'efecte Jamin produït per les bombolles de l'escuma pot desviar el líquid àcid, obligant-lo a dissoldre principalment la capa de baixa permeabilitat, millorant així l'efecte d'acidificació.

5. Tensioactius utilitzats en mesures de fracturació

Les mesures de fracturació s'utilitzen sovint en camps petrolífers de baixa permeabilitat. Utilitzen pressió per obrir la formació per formar fractures i utilitzen apuntalant per suportar les fractures per reduir la resistència al flux de fluids i aconseguir l'objectiu d'augmentar la producció i l'atenció. Alguns fluids de fracturació es formulen amb tensioactius com a un dels ingredients.

Els fluids de fracturació oli-aigua es formulen amb aigua, oli i emulsionants. Els emulsionants utilitzats són tensioactius iònics, no iònics i amfòters. Si s'utilitza aigua espessa com a fase externa i oli com a fase interna, es pot preparar un fluid de fracturació oli-aigua espessit (emulsió de polímer). Aquest fluid de fracturació es pot utilitzar a temperatures inferiors a 160 °C i pot trencar les emulsions i drenar els fluids automàticament.

El fluid de fracturació d'escuma és un fluid de fracturació que utilitza aigua com a medi de dispersió i gas com a fase dispersa. Els seus components principals són aigua, gas i agent escumant. Els sulfonats d'alquil, els sulfonats d'alquilbenzè, les sals d'èster de sulfat d'alquil, les sals d'amoni quaternari i els tensioactius OP es poden utilitzar com a agents escumants. La concentració d'agent escumant en aigua és generalment del 0,5-2%, i la relació entre el volum de la fase gasosa i el volum d'escuma es troba en el rang de 0,5-0,9.

El fluid de fracturació a base d'oli és un fluid de fracturació formulat amb oli com a dissolvent o medi de dispersió. El petroli més utilitzat in situ és el petroli cru o la seva fracció pesada. Per millorar les seves propietats de viscositat i temperatura, cal afegir-hi sulfonat de petroli soluble en oli (pes molecular 300-750). Els fluids de fracturació a base d'oli també inclouen fluids de fracturació aigua en oli i fluids de fracturació escuma d'oli. Els emulsionants utilitzats en els primers són tensioactius aniònics solubles en oli, tensioactius catiònics i tensioactius no iònics, mentre que els estabilitzadors d'escuma utilitzats en els segons són tensioactius polimèrics que contenen fluor.

El fluid de fracturació de formacions sensibles a l'aigua utilitza una barreja d'alcohol (com l'etilenglicol) i oli (com el querosè) com a medi de dispersió, diòxid de carboni líquid com a fase dispersa i èter d'alcohol alquílic de polioxietilen salat amb sulfat com a emulsionant. O emulsió o escuma formulada amb agent escumant per fracturar formacions sensibles a l'aigua.

El fluid de fracturació utilitzat per a la fracturació i l'acidificació és tant un fluid de fracturació com un fluid acidificant. S'utilitza en formacions de carbonat, i les dues mesures es duen a terme simultàniament. Relacionats amb els tensioactius hi ha l'escuma àcida i l'emulsió àcida. El primer utilitza sulfonat d'alquil o sulfonat d'alquilbenzè com a agent escumant, i el segon utilitza un tensioactiu sulfonat com a emulsionant. Igual que els fluids acidificants, els fluids de fracturació també utilitzen tensioactius com a antiemulsionants, ajudes de drenatge i agents d'inversió de la humectació, que no es tractaran aquí.

6. Utilitzeu tensioactius per al control del perfil i les mesures de bloqueig d'aigua

Per tal de millorar l'efecte de desenvolupament de la injecció d'aigua i suprimir la taxa creixent del contingut d'aigua del petroli cru, cal ajustar el perfil d'absorció d'aigua als pous d'injecció d'aigua i augmentar la producció bloquejant l'aigua als pous de producció. Alguns dels mètodes de control del perfil i bloqueig d'aigua sovint utilitzen alguns tensioactius.

L'agent de control del perfil de gel HPC/SDS està compost d'hidroxipropilcel·lulosa (HPC) i dodecilsulfat de sodi (SDS) en aigua dolça.

L'alquilsulfonat de sodi i el clorur d'alquiltrimetilamoni es dissolen respectivament en aigua per preparar dos líquids de treball, que s'injecten a la formació un darrere l'altre. Els dos líquids de treball interactuen entre si en la formació per produir alquiltrimetilamina. El sulfit precipita i bloqueja la capa d'alta permeabilitat.

Els èters de polioxietilen alquilfenol, els sulfonats d'alquil aril, etc. es poden utilitzar com a agents escumants, dissolts en aigua per preparar un fluid de treball i després injectats a la formació alternativament amb fluid de treball de diòxid de carboni líquid, just a la formació (principalment la capa altament permeable) es forma escuma, es produeix un bloqueig i juga un paper en el control del perfil.

Utilitzant un tensioactiu d'amoni quaternari com a agent escumant dissolt en una solució d'àcid silícic composta de sulfat d'amoni i vidre líquid i injectat a la formació, i després injectant gas no condensable (gas natural o clor), es pot generar primer una forma líquida a la formació. L'escuma a la capa intermèdia de dispersió, seguida de la gelificació de la solució d'àcid silícic, produeix una escuma amb el sòlid com a medi de dispersió, que té el paper de tapar la capa d'alta permeabilitat i controlar el perfil.

Utilitzant tensioactius sulfonats com a agents escumants i compostos polimèrics com a estabilitzadors espessidors d'escuma, i després injectant gas o substàncies generadores de gas, es genera una escuma a base d'aigua a terra o a la formació. Aquesta escuma és tensioactiva a la capa de petroli. Una gran quantitat de l'agent es mou a la interfície petroli-aigua, provocant la destrucció de l'escuma, de manera que no bloqueja la capa de petroli. És un agent selectiu i bloquejador d'aigua per a pous de petroli.

L'agent bloquejador d'aigua del ciment a base d'oli és una suspensió de ciment en oli. La superfície del ciment és hidròfila. Quan entra a la capa productora d'aigua, l'aigua desplaça la interacció entre el pou de petroli i el ciment a la superfície del ciment, fent que el ciment se solidifiqui i bloquegi la capa productora d'aigua. Per millorar la fluïdesa d'aquest agent obstruent, se solen afegir tensioactius carboxilats i sulfonats.

L'agent bloquejador d'aigua micel·lar soluble en líquid a base d'aigua és una solució micel·lar composta principalment de sulfonat d'amoni de petroli, hidrocarburs i alcohols. Conté aigua salada en la formació i es torna viscós per aconseguir un efecte bloquejador d'aigua.

L'agent bloquejador d'aigua en solució tensioactiva catiònica a base d'aigua o oli es basa en agents actius de carboxilat d'alquil i clorur d'alquilamoni i només és adequat per a formacions de gres.

L'agent bloquejador d'aigua d'oli pesant actiu és un tipus d'oli pesant dissolt amb emulsionant aigua-en-oli. Produeix una emulsió aigua-en-oli altament viscosa després de deshidratar la formació per aconseguir l'objectiu de bloquejar l'aigua.

L'agent bloquejador d'aigua oli-en-aigua es prepara emulsionant oli pesant en aigua utilitzant un tensioactiu catiònic com a emulsionant oli-en-aigua.

7. Utilitzeu tensioactius per a mesures de control de sorra

Abans de les operacions de control de sorra, cal injectar una certa quantitat d'aigua activada preparada amb tensioactius com a prefluid per netejar prèviament la formació i millorar l'efecte de control de la sorra. Actualment, els tensioactius més utilitzats són els tensioactius aniònics.

8. Tensioactiu per a la deshidratació del cru

En les etapes primària i secundària de recuperació de petroli, sovint s'utilitzen desemulsionants d'aigua en oli per al petroli cru extret. S'han desenvolupat tres generacions de productes. La primera generació és carboxilat, sulfat i sulfonat. La segona generació són tensioactius no iònics de baix pes molecular com ara OP, Pingpingjia i oli de ricí sulfonat. La tercera generació és tensioactiu no iònic polimèric.

En les etapes posteriors de la recuperació secundària i terciària de petroli, el petroli cru produït existeix principalment en forma d'emulsió d'oli en aigua. Hi ha quatre tipus de desmulsionants utilitzats, com el clorur de tetradeciltrimetiloxiamoni i el clorur de didecildimetilamoni. Poden reaccionar amb emulsionants aniònics per canviar el seu valor de balanç d'oli hidròfil, o adsorbits a la superfície de partícules d'argila humides en aigua, canviant la seva humectabilitat i destruint les emulsions d'oli en aigua. A més, alguns tensioactius aniònics i tensioactius no iònics solubles en oli que es poden utilitzar com a emulsionants d'aigua en oli també es poden utilitzar com a desmulsionants per a emulsions d'oli en aigua.

1. Tensioactius per al tractament d'aigües

Després de separar el fluid de producció del pou de petroli del cru, l'aigua produïda s'ha de tractar per complir els requisits de reinjecció. Hi ha sis finalitats del tractament de l'aigua, és a dir, la inhibició de la corrosió, la prevenció de l'incrustació, l'esterilització, l'eliminació d'oxigen, l'eliminació de petroli i l'eliminació de matèria sòlida en suspensió. Per tant, cal utilitzar inhibidors de la corrosió, agents antiincrustació, bactericides, eliminadors d'oxigen, desgreixants i floculants, etc. Els aspectes següents impliquen els tensioactius industrials:

Els tensioactius industrials utilitzats com a inhibidors de la corrosió inclouen sals d'àcid alquilsulfònic, àcid alquilbenzè sulfònic, àcid perfluoroalquilsulfònic, sals d'alquilamina lineal, sals d'amoni quaternari i sals d'alquilpiridina, sals d'imidazolina i els seus derivats, èters d'alcohol alquílic de polioxietilen, alcohol dialquil propargílic de polioxietilen, amina de colofònia de polioxietilen, estearilamina de polioxietilen i èters d'alcohol alquílic de polioxietilen, alquilsulfonat, diverses sals internes d'amoni quaternari, sals internes de di(polioxietilen)alquil i els seus derivats.

Els tensioactius utilitzats com a agents antiincrustants inclouen sals d'èster de fosfat, sals d'èster de sulfat, acetats, carboxilats i els seus compostos de polioxietilè. L'estabilitat tèrmica de les sals d'èster de sulfonat i les sals de carboxilat és significativament millor que la de les sals d'èster de fosfat i les sals d'èster de sulfat.

Els tensioactius industrials utilitzats en fungicides inclouen sals d'alquilamina lineal, sals d'amoni quaternari, sals d'alquilpiridini, sals d'imidazolina i els seus derivats, diverses sals d'amoni quaternari, di(polioxi)vinil)alquil i sals internes dels seus derivats.

Els tensioactius industrials utilitzats en desgreixants són principalment tensioactius amb estructures ramificades i grups ditiocarboxilat de sodi.

10. Tensioactiu per a inundacions químiques d'oli

La recuperació primària i secundària de petroli pot recuperar entre el 25% i el 50% del cru subterrani, però encara hi ha molt de cru que roman sota terra i no es pot recuperar. Realitzar una recuperació terciària de petroli pot millorar la recuperació de cru. La recuperació terciària de petroli utilitza principalment el mètode d'inundació química, és a dir, afegir alguns agents químics a l'aigua injectada per millorar l'eficiència de la inundació d'aigua. Entre els productes químics utilitzats, alguns són tensioactius industrials. Una breu introducció a ells és la següent:

El mètode d'inundació química d'oli que utilitza tensioactiu com a agent principal s'anomena inundació de tensioactius. Els tensioactius tenen un paper principal en la millora de la recuperació de petroli reduint la tensió interfacial oli-aigua i augmentant el nombre de capil·lars. Com que la superfície de la formació de gres està carregada negativament, els tensioactius utilitzats són principalment tensioactius aniònics, i la majoria són tensioactius sulfonats. Es fa mitjançant un agent sulfonant (com el triòxid de sofre) per sulfonar fraccions de petroli amb un alt contingut d'hidrocarburs aromàtics i després neutralitzant-les amb àlcali. Les seves especificacions: substància activa 50%-80%, oli mineral 5%-30%, aigua 2%-20%, sulfat de sodi 1%-6%. El sulfonat de petroli no és resistent a la temperatura, la sal ni els ions metàl·lics de preu elevat. Els sulfonats sintètics es preparen a partir dels hidrocarburs corresponents utilitzant els mètodes sintètics corresponents. Entre ells, l'α-olefina sulfonat és particularment resistent a la sal i als ions metàl·lics d'alta valència. També es poden utilitzar altres tensioactius aniònics-no iònics i tensioactius carboxilats per al desplaçament de petroli. El desplaçament d'oli tensioactiu requereix dos tipus d'additius: un és co-tensioactiu, com ara isobutanol, èter butílic de dietilenglicol, urea, sulfolà, sulfonat de benzè d'alquenil, etc., i l'altre és dielèctric, incloent sals àcids i alcalins, principalment sals, que poden reduir la hidrofilicitat del tensioactiu i augmentar relativament la lipofilicitat, i també canviar el valor de l'equilibri hidròfil-lipòfil de l'agent actiu. Per tal de reduir la pèrdua de tensioactiu i millorar els efectes econòmics, la inundació de tensioactius també utilitza productes químics anomenats agents de sacrifici. Les substàncies que es poden utilitzar com a agents de sacrifici inclouen substàncies alcalines i àcids policarboxílics i les seves sals. Els oligòmers i els polímers també es poden utilitzar com a agents de sacrifici. Els lignosulfonats i les seves modificacions són agents de sacrifici.

El mètode de desplaçament d'oli que utilitza dos o més agents químics principals de desplaçament d'oli s'anomena inundació composta. Aquest mètode de desplaçament d'oli relacionat amb els tensioactius inclou: inundació de tensioactius i tensioactius espessits amb polímer; inundació de tensioactius millorats amb àlcali amb àlcali + tensioactiu o inundació àlcali millorada amb tensioactius; inundació composta basada en elements amb àlcali + tensioactiu + polímer. La inundació composta generalment té factors de recuperació més alts que una sola impulsió. Segons l'anàlisi actual de les tendències de desenvolupament a nivell nacional i internacional, la inundació de compostos ternaris té avantatges més alts que la inundació de compostos binaris. Els tensioactius utilitzats en la inundació composta ternària són principalment sulfonats de petroli, que normalment també s'utilitzen en combinació amb àcid sulfúric, àcid fosfòric i carboxilats d'èters d'alcohol alquil polioxietilení, i sals de sodi d'alquilsulfonat d'alcohol alquil polioxietilení, etc., per millorar la seva tolerància a la sal. Recentment, tant a nivell nacional com internacional, s'ha donat molta importància a la investigació i l'ús de biotensioactius, com ara els ramnolípids, el brou de fermentació de soforolípids, etc., així com els carboxilats mixtos naturals i la lignina alcalina, subproductes de la fabricació de paper, etc., i s'han aconseguit grans resultats en proves de camp i d'interior. Bon efecte de desplaçament de l'oli.