1.Tensioactiusutilitzat per aextracció de petroli pesant
A causa de l'alta viscositat i la poca fluïdesa del petroli pesant, aquest presenta moltes dificultats per a l'explotació. Per extreure aquest petroli pesant, de vegades s'injecten solucions aquoses de tensioactius al pou per convertir el petroli pesant d'alta viscositat en emulsions d'oli en aigua de baixa viscositat, que després es bombegen 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, èter sulfat d'alcohol alquílic de polioxietilè sòdic, etc. Per a les emulsions d'oli en aigua produïdes, cal separar l'aigua, i alguns tensioactius industrials també s'utilitzen com a desmulsionants per a la deshidratació. Aquests desmulsionants són emulsionants d'aigua en oli. Els que s'utilitzen habitualment són els tensioactius catiònics, o àcids naftènics, àcids asfàltics i les seves sals metàl·liques polivalents. El petroli pesant especial no pot ser explotat per unitats de bombament convencionals i requereix injecció de vapor per a la recuperació tèrmica. Per millorar l'efecte de la recuperació tèrmica, cal utilitzar tensioactius. Injectar escuma al pou d'injecció de vapor, és a dir, injectar agents escumants resistents a altes temperatures i gasos no condensables, és un dels mètodes de preparació més utilitzats. Els agents escumants més utilitzats són els sulfonats d'alquilbenzè,α-sulfonats d'olefines, sulfonats de petroli, èters d'alcohol alquílic de polioxietilè sulfoalquilats i èters d'alquilfenol de polioxietilè sulfoalquilats, 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 porus de la formació o per fer que l'oli a la superfície de la formació es desplaci fàcilment, es necessiten tensioactius anomenats agents difusors de pel·lícula, i els més utilitzats són els tensioactius polimèrics de resina fenòlica oxialquilada.
2.Tensioactius per a l'extracció de petroli cru cerós
Quan s'extreu petroli cru cerós, cal dur a terme amb freqüència la prevenció i l'eliminació de la cera. Els tensioactius s'utilitzen com a inhibidors i eliminadors de cera. Els tensioactius utilitzats per a la prevenció de la cera inclouen tensioactius solubles en oli i tensioactius solubles en aigua. Els primers exerceixen un efecte de prevenció de la cera 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 de tipus amina. Els tensioactius solubles en aigua tenen un paper en la prevenció de la cera alterant les propietats de les superfícies de dipòsit de cera (com ara les superfícies de les canonades de petroli, les varetes de succió i els equips). Els tensioactius disponibles inclouen alquilsulfonats de sodi, sals d'amoni quaternari, èters de polioxietilen alcà, èters de polioxietilen hidrocarburs aromàtics i les seves sals de sulfonat de sodi, etc. Els tensioactius utilitzats per a l'eliminació de cera també es divideixen en dues categories: els solubles en oli s'utilitzen en removedors de cera a base d'oli, i els solubles en aigua, com ara els tensioactius de tipus sulfonat, tipus sal d'amoni quaternari, tipus polièter, tipus Tween, tipus OP, així com els tensioactius de tipus Peregal i tipus OP esterificats amb sulfat o sulfoalquilats, s'utilitzen en removedors de cera a base d'aigua. En els darrers anys, tant a nivell nacional com internacional, l'eliminació i la prevenció de cera s'han combinat orgànicament, i els removedors de cera a base d'oli i els removedors de cera a base d'aigua també s'han combinat orgànicament per produir removedors de cera de tipus mixt. Aquest tipus de removedor de cera utilitza hidrocarburs aromàtics i hidrocarburs aromàtics mixtos com a fase oliosa, i emulsionants amb efectes d'eliminació de cera com a fase aquosa. Quan l'emulsionant seleccionat és un tensioactiu no iònic amb un punt de núvol adequat, pot assolir o superar el seu punt de núvol a una temperatura inferior a la secció de dipòsit de cera del pou de petroli, fent que l'eliminador de cera de tipus mixt es desemulsioni abans d'entrar a la secció de dipòsit de cera, separant-se en dos tipus d'eliminadors de cera, que exerceixen l'efecte d'eliminació de cera simultàniament.
3.Tensioactius utilitzats en argila estable
L'estabilització de l'argila implica dos aspectes: prevenir la inflor dels minerals argilosos i prevenir la migració de partícules minerals argiloses. Per prevenir la inflor de l'argila, es poden utilitzar tensioactius catiònics com ara sals d'amina, sals d'amoni quaternari, sals de piridina i sals d'imidazolina. Per prevenir la migració de partícules minerals argiloses, es poden utilitzar tensioactius catiònics no iònics que contenen fluor.
4,Tensioactius utilitzats en mesures acidificants
Per millorar l'efecte acidificant, generalment cal afegir 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 acidificant. Entre els tensioactius catiònics hi ha els clorhidrats d'amina grassa, les sals d'amoni quaternari i les sals de piridini, així com els èters de polioxietilen alquilfenol sulfonats, carboximetilats, esterificats amb fosfat o sulfat esterificats, entre els tensioactius amfòters. Alguns tensioactius, com l'àcid dodecilsulfònic i les seves sals d'alquilamina, poden emulsionar la solució àcida en oli per formar una emulsió àcid-en-oli que, quan s'utilitza com a fluid de treball acidificant, també funciona com a retardant.
Alguns tensioactius poden actuar com a desemulsionants per a fluids acidificants. Els tensioactius amb estructures ramificades, com ara l'èter de polioxietilè-polioxipropilè propilenglicol i la pentaetilenhexamina de polioxietilè-polioxipropilè, poden servir com a desemulsionants acidificants.
Alguns tensioactius es poden utilitzar com a additius de neteja d'àcids gastats, inclosos els de tipus sal d'amina, el de tipus sal d'amoni quaternari, el de tipus sal de piridini, els no iònics, els amfòters i els fluorats.
Alguns tensioactius funcionen com a inhibidors de fangs acidificants, com ara els tensioactius solubles en oli com els alquilfenols, els àcids grassos, els àcids alquilbenzensulfònics i les sals d'amoni quaternari. A causa de la seva baixa solubilitat àcida, es poden utilitzar tensioactius no iònics per dispersar-los en la solució àcida.
Per millorar l'efecte acidificant, cal afegir modificadors de la humectabilitat a la solució àcida per revertir la humectabilitat de la zona propera al pou de mullada amb oli a mullada amb aigua. Mescles com l'èter d'alcohol alquílic de polioxietilè-polioxipropilè i l'èter d'alcohol alquílic de polioxietilè-polioxipropilè esterificat amb fosfat són adsorbides per la formació com a capa d'adsorció primària, aconseguint així la inversió de la humectabilitat.
A més, alguns tensioactius, com ara els hidroclorurs d'amines grasses, les sals d'amoni quaternari o els tensioactius no iònics-aniònics, s'utilitzen com a agents escumants per preparar fluids de treball àcids d'escuma, que aconsegueixen els propòsits de retardar la reacció, inhibir la corrosió i acidificar formacions profundes. Alternativament, aquestes escumes es poden utilitzar com a pre-coixinets per a l'acidificació: després d'injectar-se a la formació, s'injecta posteriorment una solució àcida. L'efecte Jamin generat per les bombolles de l'escuma pot desviar la solució àcida, obligant-la a dissoldre principalment capes de baixa permeabilitat i millorant així l'efecte acidificant.
5,Tensioactius utilitzats en mesures de fracturació
Les mesures de fracturació s'apliquen sovint en jaciments petrolífers de baixa permeabilitat. Impliquen l'ús de pressió per fracturar la formació, crear esquerdes i apuntalar les esquerdes amb apuntalants per reduir la resistència al flux de fluids, aconseguint així l'objectiu d'augmentar la producció i la injecció. Alguns fluids de fracturació es formulen amb tensioactius com un dels seus components. Els fluids de fracturació oli-en-aigua es preparen a partir d'aigua, oli i emulsionants. Els emulsionants utilitzats inclouen tensioactius iònics, no iònics i amfòters. Si s'utilitza aigua espessa com a fase externa i oli com a fase interna, es pot formular un fluid de fracturació oli-en-aigua espessat (emulsió de polímer). Aquest tipus de fluid de fracturació es pot utilitzar a temperatures inferiors a 160 °C i pot desmulsionar i descarregar fluids automàticament. Els fluids de fracturació amb escuma són aquells amb aigua com a medi de dispersió i gas com a fase dispersa, els components principals dels quals són aigua, gas i agents escumants. Els alquilsulfonats, els alquilbenzènsulfonats, els èsters d'alquilsulfat, les sals d'amoni quaternari i els tensioactius de tipus OP es poden utilitzar com a agents escumants. La concentració d'agents escumants en aigua és generalment del 0,5 al 2%, i la relació entre el volum de la fase gasosa i el volum d'escuma oscil·la entre el 0,5 i el 0,9. Els fluids de fracturació a base d'oli es formulen utilitzant oli com a dissolvent o medi de dispersió. Els olis més utilitzats en aplicacions de camp són el petroli cru o les seves fraccions pesades. Per millorar el seu rendiment de viscositat-temperatura, cal afegir sulfonats de petroli solubles en oli (amb un pes molecular de 300 a 750). Els fluids de fracturació a base d'oli també inclouen fluids de fracturació aigua-oli i fluids de fracturació escuma d'oli. Els primers utilitzen tensioactius aniònics solubles en oli, tensioactius catiònics i tensioactius no iònics com a emulsionants, mentre que els segons utilitzen tensioactius polimèrics que contenen fluor com a estabilitzadors d'escuma. Els fluids de fracturació per a formacions sensibles a l'aigua són emulsions o escumes formulades utilitzant una barreja d'alcohols (com l'etilenglicol) i olis (com el querosè) com a medi de dispersió, diòxid de carboni líquid com a fase dispersa i èters d'alcohol alquílic de polioxietilè sulfatats com a emulsionants o agents escumants, utilitzats per fracturar formacions sensibles a l'aigua. Els fluids de fracturació per a l'acidificació de fractures serveixen tant com a fluids de fracturació com a fluids acidificants, utilitzats en formacions de carbonat on ambdues mesures es duen a terme simultàniament. Els relacionats amb els tensioactius són les escumes àcides i les emulsions àcides; les primeres utilitzen sulfonats d'alquil o sulfonats d'alquilbenzè com a agents escumants, i les segones utilitzen tensioactius de tipus sulfonat com a emulsionants. Igual que els fluids acidificants, els fluids de fracturació també utilitzen tensioactius com a desemulsionants, additius de neteja i agents d'inversió de la humectabilitat, que no s'explicaran aquí.
6,Tensioactius utilitzats en mesures de control de perfils i obstrucció d'aigua
Per millorar l'eficàcia del desenvolupament de la inundació d'aigua i inhibir la taxa d'augment del tall d'aigua del petroli cru, cal ajustar el perfil d'absorció d'aigua als pous d'injecció i implementar mesures de taponament d'aigua als pous de producció com a mètodes d'estimulació. Alguns d'aquests mètodes de control de perfil i taponament d'aigua sovint utilitzen certs tensioactius. L'agent de control del perfil de gel HPC/SDS es prepara barrejant 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 fluids de treball, que s'injecten successivament a la formació. Els dos fluids de treball es troben a la formació, produint precipitats d'alquilsulfit d'alquiltrimetilamina, que bloquegen les capes d'alta permeabilitat. L'èter de polioxietilen alquilfenol, l'alquilaril sulfonat, etc., es poden utilitzar com a agents escumants. Es dissolen en aigua per preparar un fluid de treball, que després s'injecta alternativament a la formació amb un fluid de treball de diòxid de carboni líquid. Això forma escuma a la formació (principalment en capes d'alta permeabilitat), causant bloqueig i aconseguint l'efecte de control del perfil. S'utilitza un tensioactiu tipus sal d'amoni quaternari com a agent escumant, dissolt en un sol de sílice preparat a partir de sulfat d'amoni i vidre d'aigua, i injectat a la formació. A continuació, s'injecta gas no condensable (gas natural o gas clor), que primer genera escuma amb líquid com a medi de dispersió a la formació, i després el sol de sílice es gelifica per produir escuma amb sòlid com a medi de dispersió, bloquejant així les capes d'alta permeabilitat i aconseguint el control del perfil. Utilitzant tensioactius tipus sulfonat com a agents escumants i compostos d'alt pes molecular com a agents espessidors i estabilitzadors d'escuma, seguit d'injectar gas o substàncies generadores de gas, es genera escuma a base d'aigua a la superfície o a la formació. A la capa d'oli, una gran quantitat del tensioactiu es mou a la interfície oli-aigua, fent que l'escuma es trenqui, de manera que no bloqueja la capa d'oli i és un agent selectiu d'obstrucció d'aigua de pous de petroli. L'agent d'obstrucció d'aigua de 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 l'oli de la superfície del ciment i reacciona amb el 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 de tipus carboxilat i sulfonat. L'agent obstruent de fluid micel·lar a base d'aigua és una solució micel·lar composta principalment per sulfonat de petroli d'amoni, hidrocarburs, alcohols, etc. Quan es troba amb aigua altament salina a la formació, pot tornar-se viscós per aconseguir l'efecte obstruent de l'aigua. Els agents obstruents de solució tensioactiva catiònica a base d'aigua o oli, que es componen principalment de tensioactius de carboxilat d'alquil i clorur d'alquilamoni, només són aplicables a formacions de gres. L'agent obstruent actiu de petroli pesant és un oli pesant dissolt amb emulsionants aigua-en-oli. Quan es troba amb aigua a la formació, produeix una emulsió aigua-en-oli d'alta viscositat per aconseguir l'obstrució de l'aigua. L'agent obstruent d'oli en aigua es prepara emulsionant oli pesant en aigua utilitzant tensioactius catiònics com a emulsionants d'oli en aigua.
7,Tensioactius per a mesures de control de sorra
Abans de les operacions de control de sorra, cal injectar una certa quantitat d'aigua activa preparada amb tensioactius com a fluid de pre-rentat per netejar prèviament la formació, per tal de millorar l'efecte de control de sorra. La majoria dels tensioactius que s'utilitzen actualment són tensioactius aniònics.
8,Tensioactius per a la deshidratació del cru
En les etapes primària i secundària de recuperació de petroli, els demulsionants aigua-en-oli s'utilitzen principalment per al petroli cru produït. S'han desenvolupat tres generacions de productes. La primera generació inclou carboxilats, sulfats i sulfonats. La segona generació consisteix en tensioactius no iònics de baix pes molecular com ara OP, Pegosperse i oli de ricí sulfonat. La tercera generació són els tensioactius no iònics d'alt pes molecular. En l'etapa tardana de recuperació de petroli secundària i l'etapa terciària de recuperació de petroli, el petroli cru produït existeix principalment en forma d'emulsions oli-en-aigua. Hi ha quatre tipus de demulsionants utilitzats, com ara el clorur de tetradeciltrimetilamoni i el clorur de didecildimetilamoni. Aquests poden reaccionar amb emulsionants aniònics per canviar el seu valor d'equilibri hidròfil-lipofílic, o adsorbir-se a la superfície de partícules d'argila humides amb aigua per canviar la seva humectabilitat i trencar l'emulsió oli-en-aigua. A més, alguns tensioactius aniònics que poden actuar com a emulsionants aigua-oli i tensioactius no iònics solubles en oli també es poden utilitzar com a desemulsionants per a emulsions oli-aigua.
9,Tensioactius per al tractament d'aigües
Després de separar el petroli cru del fluid produït d'un pou de petroli, l'aigua produïda s'ha de tractar per complir els requisits de reinjecció. Els propòsits del tractament de l'aigua inclouen sis aspectes: inhibició de la corrosió, prevenció de la incrustació, esterilització, desoxigenació, eliminació d'oli i eliminació de sòlids en suspensió. Per tant, s'utilitzen inhibidors de la corrosió, inhibidors de la incrustació, bactericides, desoxidants, eliminadors d'oli, floculants, etc. Els tensioactius industrials implicats són els següents:
Els tensioactius industrials utilitzats com a inhibidors de la corrosió inclouen sals d'àcids alquilsulfònics, àcids alquilbenzènsulfònics, àcids perfluoroalquilsulfònics, sals d'alquilamina de cadena lineal, sals d'amoni quaternari, sals d'alquilpiridini, sals d'imidazolines i els seus derivats, èters d'alcohol alquílic de polioxietilen, polioxietilendialquilpropinols, amines de colofònia de polioxietilen, estearil amines de polioxietilen, alquilsulfonats d'èter d'alcohol alquílic de polioxietilen, diverses sals internes d'amino quaternaris i sals internes de bis(polioxietilè)alquils i els seus derivats. Els tensioactius utilitzats com a inhibidors d'incrustació inclouen èsters de fosfat, èsters de sulfat, acetats, carboxilats i els seus compostos de polioxietilè. L'estabilitat tèrmica dels èsters de sulfonat i carboxilats és significativament millor que la dels èsters de fosfat i els èsters de sulfat. Els tensioactius industrials utilitzats com a bactericides inclouen sals d'alquilamina de cadena lineal, sals d'amoni quaternari, sals d'alquilpiridini, sals d'imidazolines i els seus derivats, diverses sals internes d'amoni quaternari i sals internes d'alquils bis(polioxietilè) i els seus derivats. Els tensioactius industrials utilitzats com a eliminadors d'oli són principalment aquells amb una estructura ramificada i que contenen grups ditiocarboxilat de sodi.
10,Tensioactius per a inundació química en la recuperació de petroli
La recuperació primària i secundària de petroli pot extreure entre el 25% i el 50% del cru subterrani, amb una gran quantitat de cru que roman sota terra i no es pot extreure. La recuperació terciària de petroli pot millorar l'eficiència de la recuperació del petroli. La recuperació terciària de petroli adopta principalment mètodes d'inundació química, és a dir, afegint alguns productes químics a l'aigua injectada per millorar l'eficiència de la inundació de l'aigua. Entre els productes químics utilitzats, alguns pertanyen als tensioactius industrials, i les seves condicions s'introdueixen breument de la manera següent: El mètode d'inundació química amb 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 les formacions de gres està carregada negativament, els tensioactius utilitzats són principalment tensioactius aniònics, i la majoria són tensioactius sulfonats. Es fa sulfonant fraccions de petroli amb un alt contingut d'hidrocarburs aromàtics utilitzant agents sulfonants (com el triòxid de sofre) i després neutralitzant amb àlcali. Les seves especificacions: ingredient actiu 50% – 80%, oli mineral 5% – 30%, aigua 2% – 20%, sulfat de sodi 1% – 6%. Els sulfonats de petroli són resistents a les altes temperatures, però no a la sal i als ions metàl·lics d'alta valència. Els sulfonats sintètics es preparen a partir dels hidrocarburs corresponents utilitzant els mètodes de síntesi corresponents. Entre ells, els sulfonats d'α-olefines són particularment resistents a la sal i als ions metàl·lics d'alta valència. A més, alguns tensioactius aniònics-no iònics i tensioactius carboxilats també es poden utilitzar per a la inundació d'oli. La inundació de tensioactius requereix dos tipus d'additius: un són els cotensioactius, com ara l'isobutanol, l'èter butílic de dietilenglicol, la urea, el sulfolà, els sulfonats d'alquenilbenzè, etc.; l'altre són els electròlits, inclosos els àcids, els àlcalis i les sals, principalment les sals. Poden reduir la hidrofilicitat dels tensioactius, augmentar relativament la lipofilicitat i també funcionar canviant el valor de l'equilibri hidròfil-lipofílic dels tensioactius. Per tal de reduir la pèrdua de tensioactius i millorar l'eficiència econòmica, la inundació de tensioactius també utilitza substàncies químiques anomenades agents de sacrifici. Les substàncies que es poden utilitzar com a agents de sacrifici inclouen substàncies alcalines, àcids policarboxílics i les seves sals, oligòmers i polímers que també es poden utilitzar com a agents de sacrifici, i els lignosulfonats i els seus productes modificats són un tipus d'agent de sacrifici. El mètode d'inundació d'oli que utilitza dos o més agents principals per a la inundació química d'oli s'anomena inundació composta. Aquests mètodes d'inundació d'oli relacionats amb els tensioactius inclouen: tensioactiu + polímer per a la inundació de tensioactius espessits; àlcali + tensioactiu per a la inundació de tensioactius millorada amb àlcali o inundació alcalina millorada amb tensioactius; àlcali + tensioactiu + polímer per a la inundació composta ternària. La inundació composta sol tenir una recuperació de petroli més alta que la inundació única. Segons l'anàlisi de les tendències de desenvolupament actuals a nivell nacional i internacional, la inundació composta ternària té avantatges més alts que la inundació composta binària. Els tensioactius utilitzats en la inundació de compostos ternaris són principalment sulfonats de petroli, i normalment es combinen amb àcid sulfúric, àcid fosfòric i carboxilat d'èter d'alcohol alquílic de polioxietilen, alquilsulfonat d'alcohol alquílic de polioxietilen sòdic, etc., per millorar la seva resistència a la sal. Recentment, tant els països nacionals com els estrangers han donat importància a la investigació i l'ús de biotensioactius, com ara ramnolípids, brous de fermentació de soforolípids, així com carboxilats mixtos naturals i lignina alcalina, subproducte de la fabricació de paper, etc., que han aconseguit bons efectes d'inundació d'oli en proves de camp i de laboratori.
Data de publicació: 26 de març de 2026