Aplikacepovrchově aktivní látkyv produkci ropných polí
1. Povrchově aktivní látky používané při těžbě těžké ropy
Vzhledem k vysoké viskozitě a špatné tekutosti těžké ropy přináší těžba mnoho obtíží. Pro extrakci těchto těžkých rop je někdy nutné vstřikovat vodný roztok povrchově aktivní látky do vrtu, aby se vysoce viskózní těžká ropa přeměnila na nízkoviskózní emulzi olej ve vodě a extrahovala se na povrch. Mezi povrchově aktivní látky používané v této metodě emulgace a snižování viskozity těžké ropy patří alkylsulfonát sodný, polyoxyethylenalkylalkoholether, polyoxyethylenalkylfenolether, polyoxyethylenpolyoxypropylenpolyenpolyamin, polyoxyethylenvinylalkylalkoholethersulfát sodný atd. Vyrobená emulze olej ve vodě vyžaduje oddělení vody a použití některých průmyslových povrchově aktivních látek jako deemulgátorů pro dehydrataci. Tyto deemulgátory jsou emulgátory voda v oleji. Běžně se používají kationtové povrchově aktivní látky nebo naftenické kyseliny, asfaltonové kyseliny a jejich vícemocné kovové soli.
Speciální těžký olej nelze těžit konvenčními čerpacími jednotkami a pro tepelné využití je nutné vstřikování páry. Pro zlepšení účinku tepelného využití je třeba použít povrchově aktivní látky. Jednou z běžně používaných modulačních metod je vstřikování pěny do vrtu pro vstřikování páry, tj. vstřikování pěnidla odolného vůči vysokým teplotám a nekondenzovatelného plynu.
Mezi běžně používané pěnicí činidla patří alkylbenzensulfonáty, α-olefinsulfonáty, ropné sulfonáty, sulfohydrokarbylované polyoxyethylenalkylalkoholethery a sulfohydrokarbylované polyoxyethylenalkylfenolethery atd. Protože fluorované povrchově aktivní látky mají vysokou povrchovou aktivitu a jsou stabilní vůči kyselinám, zásadám, kyslíku, teplu a oleji, jsou ideálními pěnicími činidly pro vysoké teploty. Aby dispergovaný olej snadno procházel pórovou strukturou formace nebo aby se olej z povrchu formace snadno vytlačoval, je nutné použít povrchově aktivní látku nazývanou filmotvorné činidlo. Běžně používaným je povrchově aktivní činidlo na bázi oxyalkylovaného fenolického pryskyřičného polymeru.
- Povrchově aktivní látky pro těžbu voskovité ropy
Těžba voskovité ropy vyžaduje častou prevenci tvorby vosku a jeho odstraňování. Povrchově aktivní látky působí jako inhibitory a odstraňovače vosku. Pro odstraňování vosku se používají v oleji rozpustné povrchově aktivní látky a ve vodě rozpustné povrchově aktivní látky. První z nich hraje protivoskovou roli změnou vlastností povrchu krystalů vosku. Mezi běžně používané v oleji rozpustné povrchově aktivní látky patří ropné sulfonáty a aminové povrchově aktivní látky. Ve vodě rozpustné povrchově aktivní látky hrají protivoskovou roli změnou vlastností povrchů s voskem (jako jsou ropovody, sací tyče a povrchy zařízení). Mezi dostupné povrchově aktivní látky patří alkylsulfonáty sodné, kvartérní amoniové soli, alkanpolyoxyethylenethery, aromatické uhlovodíkové polyoxyethylenethery a jejich sulfonátové sodné soli atd. Povrchově aktivní látky používané pro odstraňování vosku se také dělí na dva aspekty. V oleji rozpustné povrchově aktivní látky se používají pro odstraňování vosku na bázi oleje a to ve vodě rozpustné sulfonátové, kvartérní amoniové soli, polyetherové, Tween, OP, sulfátové nebo sulfoalkylované ploché povrchově aktivní látky a OP.povrchově aktivní látkaV odstraňovačích vosků na vodní bázi se používají tuzemské a zahraniční odstraňovače vosků. V posledních letech se organicky kombinují domácí a zahraniční odstraňovače vosků a odstraňovače vosků na olejové bázi a odstraňovače vosků na vodní bázi se organicky kombinují za vzniku hybridních odstraňovačů vosků. Tento odstraňovač vosků používá jako olejovou fázi aromatické uhlovodíky a jako vodnou fázi emulgátor s účinkem odstraňování vosku. Pokud je zvoleným emulgátorem neiontová povrchově aktivní látka s vhodným bodem zákalu, může teplota pod voskovací sekcí ropného vrtu dosáhnout nebo překročit bod zákalu, takže směsný odstraňovač vosků může před vstupem do voskotvorné sekce přerušit emulgaci a oddělit dvě činidla odstraňující vosk, která současně hrají roli odstraňovače vosků.
3. Povrchově aktivní látkypoužívá se ke stabilizaci hlíny
Stabilizace jílu se dělí na dva aspekty: zabránění expanzi jílových minerálů a zabránění migraci částic jílových minerálů. K zabránění bobtnání jílu lze použít kationtové povrchově aktivní látky, jako jsou aminové soli, kvartérní amoniové soli, pyridiniové soli a imidazolinové soli. K zabránění migraci částic jílových minerálů jsou k dispozici neiontové kationtové povrchově aktivní látky obsahující fluor.
4. Povrchově aktivní látkypoužívá se v okyselovacích opatřeních
Pro zlepšení okyselovacího účinku se do kyselého roztoku obvykle přidává řada přísad. Jako retardér okyselování lze použít jakoukoli povrchově aktivní látku, která je s kyselým roztokem kompatibilní a snadno se adsorbuje tvorbou. V kationtových povrchově aktivních látkách se například nachází hydrochlorid mastného aminu, kvartérní amoniová sůl, pyridinová sůl a v amfoterních povrchově aktivních látkách na bázi fenoletheru sulfonované, karboxymethylované, fosfátem esterem solené nebo sulfátem esterem solené polyoxyethylenalkany. Některé povrchově aktivní látky, jako je kyselina dodecylsulfonová a její alkylaminové soli, mohou emulgovat kyselou kapalinu v oleji za vzniku emulze kyseliny v oleji. Tato emulze může být použita jako okyselená průmyslová kapalina a hraje také roli retardéru.
Některé povrchově aktivní látky lze použít jako antiemulgátory pro okyselování kapalin. Povrchově aktivní látky s rozvětvenou strukturou, jako je polyoxyethylenpolyoxypropylenpropylenglykoléter a polyoxyethylenpolyoxypropylenpentaethylenhexaamin, lze použít jako okyselující antiemulgátory.
Některé povrchově aktivní látky lze použít jako drenážní pomůcky s nedostatkem kyselin. Mezi povrchově aktivní látky, které lze použít jako drenážní pomůcky, patří aminové soli, kvartérní amoniové soli, pyridiniové soli, neiontové, amfoterní a fluorované povrchově aktivní látky.
Některé povrchově aktivní látky lze použít jako okyselující činidla proti kalům, jako jsou povrchově aktivní látky rozpustné v oleji, jako jsou alkylfenoly, mastné kyseliny, alkylbenzensulfonové kyseliny, kvartérní amoniové soli atd. Protože mají špatnou rozpustnost v kyselinách, lze k jejich disperzi v kyselém roztoku použít neiontové povrchově aktivní látky.
Pro zlepšení okyselovacího účinku je třeba do kyselého roztoku přidat smáčecí činidlo pro reverzibilitu, které změní smáčivost zóny v blízkosti vrtu z lipofilní na hydrofilní. Směsi alkylalkoholetherů polyoxyethylenpolyoxypropylen a fosfátem solených alkylalkoholetherů polyoxyethylenpolyoxypropylen se adsorbují výronem za vzniku třetí adsorpční vrstvy, která hraje roli ve smáčení a reverzibilitě.
Kromě toho existují některé povrchově aktivní látky, jako je hydrochlorid mastného aminu, kvartérní amoniová sůl nebo neiontové-aniontové povrchově aktivní látky, které se používají jako pěnidla k výrobě kyselé pracovní kapaliny pro zpomalení koroze a hluboké okyselení, nebo se z nich vyrábějí pěny, které se používají jako předběžná kapalina pro okyselení. Po vstřiknutí do formace se vstříkne kyselý roztok. Jaminův efekt vyvolaný bublinami v pěně může odklonit kyselou kapalinu a nutit ji rozpustit převážně vrstvu s nízkou propustností, čímž se zlepší okyselovací účinek.
5. Povrchově aktivní látky používané při štěpení
V ropných polích s nízkou propustností se často používají štěpící opatření. Využívají tlak k otevření formace a vytvoření trhlin a propant k podpoře trhlin, aby se snížil odpor proudění kapaliny a dosáhlo se cíle zvýšení produkce a pozornosti. Některé štěpící kapaliny jsou formulovány s povrchově aktivními látkami jako jednou ze složek.
Štěpovací kapaliny typu olej ve vodě se formulují z vody, oleje a emulgátorů. Jako emulgátory se používají iontové, neiontové a amfoterní povrchově aktivní látky. Pokud se jako vnější fáze použije zahuštěná voda a jako vnitřní fáze olej, lze připravit zahuštěnou štěpovací kapalinu typu olej ve vodě (polymerní emulze). Tuto štěpící kapalinu lze použít při teplotách pod 160 °C a dokáže automaticky rozbít emulze a vypustit kapaliny.
Pěnová štěpící kapalina je štěpící kapalina, která používá vodu jako disperzní médium a plyn jako dispergovanou fázi. Jejími hlavními složkami jsou voda, plyn a pěnidlo. Jako pěnidla lze použít alkylsulfonáty, alkylbenzensulfonáty, alkylsulfátové esterové soli, kvartérní amoniové soli a povrchově aktivní látky OP. Koncentrace pěnidla ve vodě je obvykle 0,5–2 % a poměr objemu plynné fáze k objemu pěny je v rozmezí 0,5–0,9.
Štěpovací kapalina na bázi oleje je štěpící kapalina formulovaná s olejem jako rozpouštědlem nebo disperzním médiem. Nejčastěji používanou ropou v terénu je surová ropa nebo její těžká frakce. Pro zlepšení jejích viskozitních a teplotních vlastností je třeba přidat v oleji rozpustný ropný sulfonát (molekulová hmotnost 300–750). Štěpovací kapaliny na bázi oleje zahrnují také štěpící kapaliny typu voda v oleji a štěpící kapaliny na bázi olejové pěny. Emulgátory používané v první z nich jsou v oleji rozpustné aniontové povrchově aktivní látky, kationtové povrchově aktivní látky a neiontové povrchově aktivní látky, zatímco stabilizátory pěny používané v druhých jsou fluorované polymerní povrchově aktivní látky.
Kapalina pro štěpení formací citlivých na vodu používá směs alkoholu (například ethylenglykolu) a oleje (například petroleje) jako disperzní médium, kapalný oxid uhličitý jako dispergovanou fázi a sulfátově solený polyoxyethylenalkylalkoholether jako emulgátor. Nebo emulze či pěna formulovaná s pěnidlem pro štěpení formací citlivých na vodu.
Štěpící kapalina používaná pro štěpení a okyselování je zároveň štěpící i okyselující kapalina. Používá se v uhličitanových formacích a obě opatření se provádějí současně. S povrchově aktivními látkami souvisí kyselá pěna a kyselá emulze. První z nich používá jako pěnidlo alkylsulfonát nebo alkylbenzensulfonát a druhá používá sulfonátový povrchově aktivní látku jako emulgátor. Stejně jako okyselující kapaliny, i štěpící kapaliny používají povrchově aktivní látky jako antiemulgátory, drenážní prostředky a smáčecí reverzní činidla, o kterých zde nebudeme diskutovat.
6. Používejte povrchově aktivní látky pro kontrolu profilu a opatření proti zadržování vody
Aby se zlepšil efekt vstřikování vody a potlačil se rostoucí obsah vody v ropě, je nutné upravit profil absorpce vody ve vrtech pro vstřikování vody a zvýšit produkci blokováním vody v produkčních vrtech. Některé metody regulace profilu a blokování vody často používají povrchově aktivní látky.
Činidlo pro kontrolu profilu gelu HPC/SDS se skládá z hydroxypropylcelulózy (HPC) a dodecylsulfátu sodného (SDS) ve sladké vodě.
Alkylsulfonát sodný a alkyltrimethylamoniumchlorid se rozpustí ve vodě, čímž se připraví dvě pracovní kapaliny, které se postupně vstřikují do formace. Tyto dvě pracovní kapaliny ve formaci vzájemně interagují za vzniku alkyltrimethylaminu. Siřičitan se vysráží a blokuje vrstvu s vysokou propustností.
Polyoxyethylenalkylfenolethery, alkylarylsulfonáty atd. lze použít jako pěnidla, rozpustit ve vodě k přípravě pracovní kapaliny a poté vstřikovat do formace střídavě s kapalnou pracovní kapalinou oxidu uhličitého. Právě ve formaci (zejména ve vysoce propustné vrstvě) se tvoří pěna, dochází k ucpávání a hraje roli v regulaci profilu.
Použitím kvartérního amoniového povrchově aktivního činidla jako pěnidla rozpuštěného v solu kyseliny křemičité složeném ze síranu amonného a vodního skla a vstřiknutého do formace a následným vstřikováním nekondenzovatelného plynu (zemního plynu nebo chloru) lze ve formaci nejprve vytvořit kapalnou formu. Pěna v disperzní mezivrstvě, po níž následuje gelace solu kyseliny křemičité, vytváří pěnu s pevnou látkou jako disperzním médiem, která hraje roli ucpávání vrstvy s vysokou propustností a regulace profilu.
Použitím sulfonátových povrchově aktivních látek jako pěnidel a polymerních sloučenin jako zahušťovadel a stabilizátorů pěny a následným vstřikováním plynu nebo látek vytvářejících plyn se na povrchu nebo ve formaci vytváří pěna na vodní bázi. Tato pěna je povrchově aktivní v ropné vrstvě. Velké množství látky se přesouvá na rozhraní ropa-voda, což způsobuje destrukci pěny, takže neblokuje ropnou vrstvu. Jedná se o selektivní látku blokující vodu z ropných vrtů.
Cementový hydroizolační prostředek na bázi oleje je suspenze cementu v oleji. Povrch cementu je hydrofilní. Když voda vstoupí do vrstvy produkující vodu, vytlačí interakci mezi ropným vrtem a cementem na povrchu cementu, což způsobí tuhnutí cementu a blokování vrstvy produkující vodu. Pro zlepšení tekutosti tohoto hydroizolačního prostředku se obvykle přidávají karboxylátové a sulfonátové povrchově aktivní látky.
Micelární kapalina na vodní bázi, rozpustná v kapalině, blokující vodu, je micelární roztok složený převážně z ropného amonného sulfonátu, uhlovodíků a alkoholů. Obsahuje vodu s vysokým obsahem soli a stává se viskózním, aby dosáhl účinku blokování vody.
Voděodolný roztok kationtových povrchově aktivních látek na bázi vody nebo oleje je založen na aktivních látkách na bázi alkylkarboxylátu a alkylamoniumchloridu a je vhodný pouze pro pískovcové formace.
Aktivní činidlo blokující vodu z těžkého oleje je druh těžkého oleje rozpuštěného v emulgátoru voda v oleji. Po odvodnění formace vytváří vysoce viskózní emulzi voda v oleji za účelem dosažení účelu blokování vody.
Vodotěsné blokovací činidlo typu olej ve vodě se připravuje emulgací těžkého oleje ve vodě za použití kationtového povrchově aktivního činidla jako emulgátoru typu olej ve vodě.
7. Používejte povrchově aktivní látky pro kontrolu písku
Před zahájením operací s regulací písku je třeba vstřiknout určité množství aktivované vody připravené s povrchově aktivními látkami jako předběžnou kapalinu pro předčištění formace a zlepšení účinku regulace písku. V současné době jsou nejčastěji používanými povrchově aktivními látkami aniontové povrchově aktivní látky.
8. Povrchově aktivní látka pro dehydrataci ropy
V primární a sekundární fázi těžby ropy se pro extrahovanou ropu často používají deemulgátory typu voda v oleji. Byly vyvinuty tři generace produktů. První generací jsou karboxyláty, sulfáty a sulfonáty. Druhou generací jsou nízkomolekulární neiontové povrchově aktivní látky, jako je OP, Pingpingjia a sulfonovaný ricinový olej. Třetí generací jsou polymerní neiontové povrchově aktivní látky.
V pozdějších fázích sekundární a terciární těžby ropy existuje produkovaná ropa převážně ve formě emulze olej ve vodě. Používají se čtyři typy deemulgátorů, jako je tetradecyltrimethyloxyamoniumchlorid a didecyldimethylamoniumchlorid. Mohou reagovat s aniontovými emulgátory a měnit tak jejich hydrofilní bilanční hodnotu oleje, nebo se adsorbovat na povrch vodou vlhkých jílových částic, měnit jejich smáčivost a ničit emulze olej ve vodě. Kromě toho lze jako deemulgátory pro emulze olej ve vodě použít také některé aniontové povrchově aktivní látky a v oleji rozpustné neiontové povrchově aktivní látky, které lze použít jako emulgátory voda v oleji.
- Povrchově aktivní látky pro úpravu vody
Po oddělení produkční kapaliny z ropného vrtu od ropy je třeba produkční vodu upravit tak, aby splňovala požadavky pro opětovné vstřikování. Úprava vody má šest účelů: inhibice koroze, prevence usazování vodního kamene, sterilizace, odstraňování kyslíku, odstraňování ropy a odstraňování pevných suspendovaných látek. Proto je nutné používat inhibitory koroze, činidla proti usazování vodního kamene, baktericidy, lapače kyslíku, odmašťovače a flokulanty atd. Průmyslové povrchově aktivní látky zahrnují následující aspekty:
Mezi průmyslové povrchově aktivní látky používané jako inhibitory koroze patří soli kyseliny alkylsulfonové, kyseliny alkylbenzensulfonové, kyseliny perfluoralkylsulfonové, soli lineárních alkylaminů, kvartérní amoniové soli a soli alkylpyridinu, soli imidazolinu a jeho derivátů, ethery polyoxyethylenalkylalkoholů, polyoxyethylendialkylpropargylalkohol, polyoxyethylen rosin amin, polyoxyethylenstearylamin a ethery polyoxyethylenalkylalkoholů, alkylsulfonát, různé vnitřní kvartérní amoniové soli, vnitřní di(polyoxyethylen)alkylové soli a jejich deriváty.
Mezi povrchově aktivní látky používané jako činidla proti zanášení patří fosfátové estery, sulfátové estery, acetáty, karboxyláty a jejich polyoxyethylenové sloučeniny. Tepelná stabilita sulfonátových esterů a karboxylátových solí je výrazně lepší než u fosfátových esterů a sulfátových esterů.
Mezi průmyslové povrchově aktivní látky používané ve fungicidech patří lineární alkylaminové soli, kvartérní amoniové soli, alkylpyridiniové soli, soli imidazolinu a jeho derivátů, různé kvartérní amoniové soli, di(polyoxy)vinyl)alkyl a vnitřní soli jeho derivátů.
Průmyslové povrchově aktivní látky používané v odmašťovačích jsou převážně povrchově aktivní látky s rozvětvenou strukturou a dithiokarboxylátovými skupinami sodnými.
10. Povrchově aktivní látka pro chemické zaplavování ropou
Primární a sekundární těžba ropy může získat 25 %–50 % ropy z podzemních ložisk, ale stále existuje mnoho ropy, která zůstává v podzemí a nelze ji získat. Provedení terciární těžby ropy může zlepšit její využití. Terciární těžba ropy většinou využívá metodu chemického zaplavování, tj. přidání chemických látek do vstřikované vody za účelem zlepšení účinnosti zaplavování. Mezi používané chemikálie patří průmyslové povrchově aktivní látky. Stručný úvod k nim je následující:
Metoda chemického zaplavování ropou s použitím povrchově aktivní látky jako hlavního činidla se nazývá zaplavování povrchově aktivní látkou. Povrchově aktivní látky hrají hlavní roli ve zlepšení výtěžnosti ropy snížením povrchového napětí mezi ropou a vodou a zvýšením počtu kapilár. Vzhledem k tomu, že povrch pískovcové formace je negativně nabitý, používané povrchově aktivní látky jsou převážně aniontové povrchově aktivní látky, z nichž většina jsou sulfonátové povrchově aktivní látky. Vyrábějí se za použití sulfonačního činidla (jako je oxid sírový) k sulfonaci ropných frakcí s vysokým obsahem aromatických uhlovodíků a následné neutralizaci alkáliemi. Jeho specifikace: účinná látka 50%-80%, minerální olej 5%-30%, voda 2%-20%, síran sodný 1%-6%. Ropný sulfonát není odolný vůči teplotě, soli ani drahým kovovým iontům. Syntetické sulfonáty se připravují z odpovídajících uhlovodíků za použití odpovídajících syntetických metod. Z nich je α-olefinsulfonát obzvláště odolný vůči soli a vysokomocným kovovým iontům. Pro vytěsnění ropy lze použít i další aniontové-neiontové povrchově aktivní látky a karboxylátové povrchově aktivní látky. Vytěsňování oleje povrchově aktivní látkou vyžaduje dva druhy přísad: jednou je ko-surfaktant, jako je isobutanol, diethylenglykolbutylether, močovina, sulfolan, alkenylenbenzensulfonát atd., a druhou je dielektrická látka, včetně kyselých a alkalických solí, zejména solí, které mohou snížit hydrofilnost povrchově aktivní látky a relativně zvýšit lipofilitu a také změnit hodnotu hydrofilně-lipofilní rovnováhy aktivní látky. Aby se snížily ztráty povrchově aktivní látky a zlepšily se ekonomické účinky, zaplavování povrchově aktivní látkou také používá chemikálie nazývané obětní činidla. Mezi látky, které lze použít jako obětní činidla, patří alkalické látky a polykarboxylové kyseliny a jejich soli. Jako obětní činidla lze také použít oligomery a polymery. Lignosulfonáty a jejich modifikace jsou obětní činidla.
Metoda vytěsňování oleje s použitím dvou nebo více hlavních chemických činidel pro vytěsňování oleje se nazývá kompozitní zaplavování. Tato metoda vytěsňování oleje související s povrchově aktivními látkami zahrnuje: zaplavování povrchově aktivními látkami a polymerem zahuštěnými povrchově aktivními látkami; zaplavování alkalicky vylepšenými povrchově aktivními látkami s alkálií + povrchově aktivní látkou nebo zaplavování alkálií vylepšenými povrchově aktivními látkami; zaplavování kompozitními prvky s alkálií + povrchově aktivní látkou + polymerem. Kompozitní zaplavování má obecně vyšší faktory výtěžnosti než jednorázové zaplavování. Podle současné analýzy vývojových trendů v tuzemsku i v zahraničí má ternární zaplavování větší výhody než zaplavování binárními sloučeninami. Povrchově aktivní látky používané v ternárním kompozitním zaplavování jsou hlavně ropné sulfonáty, obvykle se také používají v kombinaci s kyselinou sírovou, kyselinou fosforečnou a karboxyláty polyoxyethylenalkylalkoholetherů a sodnými solemi polyoxyethylenalkylalkoholalkylsulfonátů atd. pro zlepšení jejich tolerance vůči solím. V poslední době se v tuzemsku i v zahraničí klade velký důraz na výzkum a použití biosurfaktantů, jako je rhamnolipid, soforolipidový fermentační bujón atd., stejně jako přírodní směsné karboxyláty a vedlejší produkt výroby papíru, alkalický lignin atd., a dosáhly vynikajících výsledků v terénních i vnitřních testech. Dobrý účinek vytlačování oleje.
Čas zveřejnění: 26. prosince 2023