Anvendelse af overfladeaktive stoffer i olieproduktion

1.Overfladeaktive stofferbrugt tiludvinding af tung olie

På grund af den høje viskositet og dårlige fluiditet af tung olie medfører det mange vanskeligheder ved udnyttelse. For at udvinde sådan tung olie injiceres vandige opløsninger af overfladeaktive stoffer undertiden i borehullet for at omdanne den tunge olie med høj viskositet til olie-i-vand-emulsioner med lav viskositet, som derefter pumpes op til overfladen. De overfladeaktive stoffer, der anvendes i denne metode til emulgering og viskositetsreduktion af tung olie, omfatter natriumalkylsulfonat, polyoxyethylenalkylalkoholether, polyoxyethylenalkylphenolether, polyoxyethylenpolyoxypropylenpolyenpolyamin, natriumpolyoxyethylenalkylalkoholethersulfat osv. For de producerede olie-i-vand-emulsioner er det nødvendigt at separere vandet, og nogle industrielle overfladeaktive stoffer anvendes også som demulgatorer til dehydrering. Disse demulgatorer er vand-i-olie-emulgatorer. Almindeligt anvendte er kationiske overfladeaktive stoffer eller naphthensyrer, asfaltsyrer og deres polyvalente metalsalte. Speciel tung olie kan ikke udnyttes af konventionelle pumpeenheder og kræver dampindsprøjtning til termisk genvinding. For at forbedre effekten af ​​termisk genvinding skal der anvendes overfladeaktive stoffer. Indsprøjtning af skum i dampindsprøjtningsbrønden, dvs. indsprøjtning af højtemperaturbestandige skumdannende midler og ikke-kondenserbare gasser, er en af ​​de almindeligt anvendte fremstillingsmetoder. Almindeligt anvendte skumdannende midler er alkylbenzensulfonater,α-olefinsulfonater, petroleumsulfonater, sulfoalkylerede polyoxyethylenalkylalkoholethere og sulfoalkylerede polyoxyethylenalkylphenolethere osv. Da fluorerede overfladeaktive stoffer har høj overfladeaktivitet og er stabile over for syrer, baser, ilt, varme og olie, er de ideelle skumdannere ved høje temperaturer. For at få den dispergerede olie til let at passere gennem formationens porehalsstruktur eller for at gøre olien på formationens overflade let at fortrænge, ​​er der behov for overfladeaktive stoffer kaldet filmdiffusorer, og de almindeligt anvendte er oxyalkylerede phenolharpikspolymeroverfladeaktive stoffer.

2.Overfladeaktive stoffer til udvinding af voksagtig råolie

Ved udvinding af voksholdig råolie er det nødvendigt at udføre hyppig voksforebyggelse og voksfjernelse. Overfladeaktive stoffer anvendes som voksinhibitorer og voksfjernere. De overfladeaktive stoffer, der anvendes til voksforebyggelse, omfatter olieopløselige overfladeaktive stoffer og vandopløselige overfladeaktive stoffer. Førstnævnte udøver en voksforebyggende effekt ved at ændre egenskaberne af vokskrystaloverfladen. Almindeligt anvendte olieopløselige overfladeaktive stoffer er petroleumsulfonater og aminlignende overfladeaktive stoffer. Vandopløselige overfladeaktive stoffer spiller en rolle i at forhindre voks ved at ændre egenskaberne af voksaflejrende overflader (såsom overflader på olierør, sugekopper og udstyr). Tilgængelige overfladeaktive stoffer omfatter natriumalkylsulfonater, kvaternære ammoniumsalte, alkanpolyoxyethylenethere, aromatiske carbonhydridpolyoxyethylenethere og deres natriumsulfonatsalte osv. Overfladeaktive stoffer, der anvendes til fjernelse af voks, falder også i to kategorier: olieopløselige stoffer anvendes i oliebaserede voksfjernere, og vandopløselige stoffer, såsom sulfonat-, kvaternære ammoniumsalt-, polyether-, Tween- og OP-type overfladeaktive stoffer, samt sulfatesterificerede eller sulfoalkylerede Peregal- og OP-type overfladeaktive stoffer, anvendes i vandbaserede voksfjernere. I de senere år er fjernelse og forebyggelse af voks blevet organisk kombineret, både nationalt og internationalt, og oliebaserede voksfjernere og vandbaserede voksfjernere er også blevet organisk kombineret for at producere blandede voksfjernere. Denne type voksfjerner bruger aromatiske kulbrinter og blandede aromatiske kulbrinter som oliefase og emulgatorer med voksfjernende effekter som vandfase. Når den valgte emulgator er et ikke-ionisk overfladeaktivt stof med et passende uklarhedspunkt, kan det nå eller overstige sit uklarhedspunkt ved temperaturen under oliebrøndens voksaflejringssektion, hvorved blandet voksfjerner demulgerer, før det kommer ind i voksaflejringssektionen, og adskilles i to typer voksfjernere, som udøver voksfjernelseseffekten samtidigt.

3.Overfladeaktive stoffer anvendt i stabil ler

Stabilisering af ler involverer to aspekter: at forhindre hævelse af lermineraler og at forhindre migration af lermineralpartikler. For at forhindre lerhævelse kan kationiske overfladeaktive stoffer såsom aminsalttyper, kvaternære ammoniumsalttyper, pyridinsalttyper og imidazolinsalttyper anvendes. For at forhindre migration af lermineralpartikler kan fluorholdige ikke-ioniske kationiske overfladeaktive stoffer anvendes.

4.Overfladeaktive stoffer anvendt i syrebehandlingsforanstaltninger

For at forstærke den syrnende effekt er det generelt nødvendigt at tilsætte forskellige tilsætningsstoffer til syreopløsningen. Ethvert overfladeaktivt stof, der er kompatibelt med syreopløsningen og let adsorberes ved dannelsen, kan anvendes som en syrnende retarder. Eksempler omfatter fedtaminhydrochlorider, kvaternære ammoniumsalte og pyridiniumsalte blandt kationiske overfladeaktive stoffer, såvel som sulfonerede, carboxymethylerede, phosphatesterificerede eller sulfatesterificerede polyoxyethylenalkylphenolethere blandt amfotere overfladeaktive stoffer. Nogle overfladeaktive stoffer, såsom dodecylsulfonsyre og dens alkylaminsalte, kan emulgere syreopløsningen i olie for at danne en syre-i-olie-emulsion, som, når den anvendes som en syrnende arbejdsvæske, også fungerer som en retarder.

Nogle overfladeaktive stoffer kan fungere som demulgatorer til syredannende væsker. Overfladeaktive stoffer med forgrenede strukturer, såsom polyoxyethylen-polyoxypropylenpropylenglycolether og polyoxyethylen-polyoxypropylenpentaethylenhexamin, kan fungere som syredannende demulgatorer.

Visse overfladeaktive stoffer kan anvendes som oprydningsadditiver til brugt syre, herunder aminsalttyper, kvaternære ammoniumsalttyper, pyridiniumsalttyper, ikke-ioniske, amfotere og fluorerede overfladeaktive stoffer.

Nogle overfladeaktive stoffer fungerer som syrehæmmende slaminhibitorer, såsom olieopløselige overfladeaktive stoffer som alkylphenoler, fedtsyrer, alkylbenzensulfonsyrer og kvaternære ammoniumsalte. På grund af deres dårlige syreopløselighed kan ikke-ioniske overfladeaktive stoffer bruges til at dispergere dem i syreopløsningen.

For at forbedre den syregivende effekt skal befugtningsmodifikatorer tilsættes syreopløsningen for at vende befugtningsevnen i zonen nær borehullet fra olievåd til vandvåd. Blandinger såsom polyoxyethylen-polyoxypropylenalkylalkoholether og phosphatesterificeret polyoxyethylen-polyoxypropylenalkylalkoholether adsorberes af formationen som det primære adsorptionslag, hvorved der opnås en tilbageførsel af befugtningsevnen.

Derudover anvendes nogle overfladeaktive stoffer, såsom fedtaminhydrochlorider, kvaternære ammoniumsalte eller ikke-ionisk-anioniske overfladeaktive stoffer, som skumdannende midler til at fremstille skumsyrearbejdsvæsker, der har til formål at forsinke reaktionen, hæmme korrosion og forsure dybe formationer. Alternativt kan sådanne skumtyper anvendes som præ-puder til forsurening: efter at være blevet injiceret i formationen injiceres syreopløsningen efterfølgende. Jamin-effekten, der genereres af bobler i skummet, kan omdirigere syreopløsningen og tvinge den til primært at opløse lag med lav permeabilitet og dermed forbedre forsureningseffekten.

5.Overfladeaktive stoffer anvendt i fraktureringsforanstaltninger

Fraktureringsforanstaltninger anvendes ofte i oliefelter med lav permeabilitet. De involverer brug af tryk til at frakturere formationen, skabe revner og afstive revnerne med afstivningsmidler for at reducere væskestrømningsmodstanden og derved opnå målet om at øge produktion og injektion. Nogle fraktureringsvæsker formuleres med overfladeaktive stoffer som en af ​​deres komponenter. Olie-i-vand-fraktureringsvæsker fremstilles af vand, olie og emulgatorer. De anvendte emulgatorer omfatter ioniske, ikke-ioniske og amfotere overfladeaktive stoffer. Hvis fortykket vand anvendes som den eksterne fase og olie som den interne fase, kan en fortykket olie-i-vand-fraktureringsvæske (polymeremulsion) formuleres. Denne type fraktureringsvæske kan anvendes ved temperaturer under 160 °C og kan automatisk demulgere og udlede væsker. Skumfraktureringsvæsker er dem med vand som dispersionsmedium og gas som den dispergerede fase, hvis hovedkomponenter er vand, gas og skumdannende midler. Alkylsulfonater, alkylbenzensulfonater, alkylsulfatestere, kvaternære ammoniumsalte og OP-type overfladeaktive stoffer kan alle anvendes som skumdannende stoffer. Koncentrationen af ​​skumdannende stoffer i vand er generelt 0,5-2%, og forholdet mellem gasfasevolumen og skumvolumen varierer fra 0,5 til 0,9. Oliebaserede fraktureringsvæsker formuleres ved hjælp af olie som opløsningsmiddel eller dispersionsmedium. De mest almindeligt anvendte olier i feltanvendelser er råolie eller dens tunge fraktioner. For at forbedre deres viskositets-temperatur-ydeevne skal olieopløselige petroleumsulfonater (med en molekylvægt på 300-750) tilsættes. Oliebaserede fraktureringsvæsker omfatter også vand-i-olie fraktureringsvæsker og olieskumfraktureringsvæsker. Førstnævnte bruger olieopløselige anioniske overfladeaktive stoffer, kationiske overfladeaktive stoffer og ikke-ioniske overfladeaktive stoffer som emulgatorer, mens sidstnævnte bruger fluorholdige polymere overfladeaktive stoffer som skumstabilisatorer. Fraktureringsvæsker til vandfølsomme formationer er emulsioner eller skum formuleret ved hjælp af en blanding af alkoholer (såsom ethylenglycol) og olier (såsom petroleum) som dispersionsmedium, flydende kuldioxid som den dispergerede fase og sulfaterede polyoxyethylenalkylalkoholethere som emulgatorer eller skumdannende midler, der anvendes til frakturering af vandfølsomme formationer. Fraktureringsvæsker til frakturforsuring fungerer som både fraktureringsvæsker og forsuringsvæsker, der anvendes i karbonatformationer, hvor begge foranstaltninger udføres samtidigt. De, der er relateret til overfladeaktive stoffer, er sure skum og sure emulsioner; førstnævnte bruger alkylsulfonater eller alkylbenzensulfonater som skumdannende midler, og sidstnævnte bruger sulfonatlignende overfladeaktive stoffer som emulgatorer. Ligesom forsuringsvæsker bruger fraktureringsvæsker også overfladeaktive stoffer som demulgatorer, oprensningsadditiver og befugtningsreverserende midler, hvilket ikke vil blive uddybet her.

6.Overfladeaktive stoffer anvendt i profilkontrol og vandtilstopningsforanstaltninger

For at forbedre effektiviteten af ​​vandoversvømmelsesudviklingen og hæmme stigningen i råolievandafgivelsen er det nødvendigt at justere vandabsorptionsprofilen i injektionsbrønde og implementere vandtilstopningsforanstaltninger i produktionsbrønde som stimuleringsmetoder. Nogle af disse profilkontrol- og vandtilstopningsmetoder bruger ofte visse overfladeaktive stoffer. HPC/SDS-gelprofilkontrolmidlet fremstilles ved at blande hydroxypropylcellulose (HPC) og natriumdodecylsulfat (SDS) i ferskvand. Natriumalkylsulfonat og alkyltrimethylammoniumchlorid opløses henholdsvis i vand for at fremstille to arbejdsfluider, som successivt injiceres i formationen. De to arbejdsfluider mødes i formationen og producerer alkylsulfitudfældninger af alkyltrimethylamin, som blokerer de højpermeable lag. Polyoxyethylenalkylphenolether, alkylarylsulfonat osv. kan anvendes som skumdannende midler. De opløses i vand for at fremstille en arbejdsfluid, som derefter skiftevis injiceres i formationen med en flydende kuldioxidarbejdsfluid. Dette danner skum i formationen (primært i lag med høj permeabilitet), hvilket forårsager blokering og opnår en profilkontroleffekt. Et kvaternært ammoniumsalt-type overfladeaktivt stof anvendes som skumdannende middel, opløses i en silicasol fremstillet af ammoniumsulfat og vandglas og injiceres i formationen. Derefter injiceres ikke-kondenserbar gas (naturgas eller klorgas), hvilket først genererer skum med væske som dispersionsmedium i formationen, og derefter gelerer silicasolen for at producere skum med fast stof som dispersionsmedium, hvorved lag med høj permeabilitet blokeres og profilkontrol opnås. Ved at bruge sulfonat-type overfladeaktive stoffer som skumdannende midler og højmolekylære forbindelser som fortyknings- og skumstabiliserende midler, efterfulgt af injicering af gas eller gasgenererende stoffer, genereres vandbaseret skum på overfladen eller i formationen. I olielaget bevæger en stor mængde af det overfladeaktive stof sig til olie-vand-grænsefladen, hvilket får skummet til at bryde, så det ikke blokerer olielaget og er et selektivt vandtilstopningsmiddel til oliebrønde. Oliebaseret cementvandtilstopningsmiddel er en suspension af cement i olie. Cementens overflade er hydrofil. Når vandet kommer ind i det vandproducerende lag, fortrænger det olien på cementoverfladen og reagerer med cementen, hvilket får cementen til at størkne og blokere det vandproducerende lag. For at forbedre flydeevnen af ​​dette tilstopningsmiddel tilsættes der normalt carboxylat- og sulfonat-lignende overfladeaktive stoffer. Vandbaseret micellært flydende tilstopningsmiddel er en micellær opløsning, der hovedsageligt består af ammoniumpetroleumsulfonat, kulbrinter, alkoholer osv. Når det kommer i kontakt med meget saltvand i formationen, kan det blive viskøst for at opnå vandtilstopningseffekten. Vandbaserede eller oliebaserede kationiske overfladeaktive opløsninger til tilstopningsmidler, der hovedsageligt består af alkylcarboxylat- og alkylammoniumchlorid-overfladeaktive stoffer, kan kun anvendes i sandstensformationer. Aktivt tungolietilstopningsmiddel er en tung olie opløst med vand-i-olie-emulgatorer. Når det kommer i kontakt med vand i formationen, producerer det en højviskos vand-i-olie-emulsion for at opnå vandtilstopning. Olie-i-vand-tilstopningsmiddel fremstilles ved at emulgere tung olie i vand ved hjælp af kationiske overfladeaktive stoffer som olie-i-vand-emulgatorer.

7.Overfladeaktive stoffer til sandkontrol

Før sandkontrol skal en vis mængde aktivt vand tilberedt med overfladeaktive stoffer injiceres som forskylningsvæske for at forrense formationen og dermed forbedre sandkontroleffekten. De fleste af de overfladeaktive stoffer, der almindeligvis anvendes i øjeblikket, er anioniske overfladeaktive stoffer.

8.Overfladeaktive stoffer til dehydrering af råolie

I de primære og sekundære olieudvindingstrin anvendes vand-i-olie-demulgatorer mest til den producerede råolie. Tre generationer af produkter er blevet udviklet. Den første generation omfatter carboxylater, sulfater og sulfonater. Den anden generation består af lavmolekylære ikke-ioniske overfladeaktive stoffer såsom OP, Pegosperse og sulfoneret ricinusolie. Den tredje generation er højmolekylære ikke-ioniske overfladeaktive stoffer. I den sene sekundære olieudvindingsfase og den tertiære olieudvindingsfase findes den producerede råolie hovedsageligt i form af olie-i-vand-emulsioner. Der anvendes fire typer demulgatorer, såsom tetradecyltrimethylammoniumchlorid og didecyldimethylammoniumchlorid. Disse kan reagere med anioniske emulgatorer for at ændre deres hydrofile-lipofile balanceværdi eller adsorbere på overfladen af ​​vandvåde lerpartikler for at ændre deres befugtningsevne og bryde olie-i-vand-emulsionen. Derudover kan nogle anioniske overfladeaktive stoffer, der kan fungere som vand-i-olie-emulgatorer, og olieopløselige ikke-ioniske overfladeaktive stoffer, også anvendes som demulgatorer til olie-i-vand-emulsioner.

9.Overfladeaktive stoffer til vandbehandling

Efter at råolie er adskilt fra den producerede væske fra en oliebrønd, skal det producerede vand behandles for at opfylde kravene til reinjektion. Formålene med vandbehandling omfatter seks aspekter: korrosionshæmning, forebyggelse af glødesten, sterilisering, deoxygenering, fjernelse af olie og fjernelse af faste, suspenderede stoffer. Derfor anvendes korrosionsinhibitorer, glødestensinhibitorer, baktericider, deoxidationsmidler, oliefjernere, flokkuleringsmidler osv. De involverede industrielle overfladeaktive stoffer er som følger:

Industrielle overfladeaktive stoffer, der anvendes som korrosionsinhibitorer, omfatter salte af alkylsulfonsyrer, alkylbenzensulfonsyrer, perfluoralkylsulfonsyrer, ligekædede alkylaminsalte, kvaternære ammoniumsalte, alkylpyridiniumsalte, salte af imidazoliner og deres derivater, polyoxyethylenalkylalkoholethere, polyoxyethylendialkylpropynoler, polyoxyethylenharpiksaminer, polyoxyethylenstearylaminer, polyoxyethylenalkylalkoholetheralkylsulfonater, forskellige kvaternære amino-indre salte og indre salte af bis(polyoxyethylen)alkyler og deres derivater. Overfladeaktive stoffer, der anvendes som kedelstensinhibitorer, omfatter phosphatestere, sulfatestere, acetater, carboxylater og deres polyoxyethylenforbindelser. Den termiske stabilitet af sulfonatestere og carboxylater er betydeligt bedre end for phosphatestere og sulfatestere. Industrielle overfladeaktive stoffer, der anvendes som baktericider, omfatter ligekædede alkylaminsalte, kvaternære ammoniumsalte, alkylpyridiniumsalte, salte af imidazoliner og deres derivater, forskellige indre kvaternære ammoniumsalte og indre salte af bis(polyoxyethylen)alkyler og deres derivater. Industrielle overfladeaktive stoffer, der anvendes som oliefjernere, er hovedsageligt dem med en forgrenet struktur, der indeholder natriumdithiocarboxylatgrupper.

10.Overfladeaktive stoffer til kemisk oversvømmelse i olieudvinding

Primær og sekundær olieudvinding kan udvinde 25% – 50% af den underjordiske råolie, hvor en stor mængde råolie forbliver under jorden og ikke kan udvindes. Tertiær olieudvinding kan forbedre olieudvindingseffektiviteten. Tertiær olieudvinding anvender hovedsageligt kemiske oversvømmelsesmetoder, dvs. at tilsætte nogle kemikalier til det injicerede vand for at forbedre vandoversvømmelseseffektiviteten. Blandt de anvendte kemikalier tilhører nogle industrielle overfladeaktive stoffer, og deres betingelser introduceres kort som følger: Den kemiske oversvømmelsesmetode med overfladeaktivt stof som hovedmiddel kaldes overfladeaktivt stofoversvømmelse. Overfladeaktive stoffer spiller primært en rolle i at forbedre olieudvindingen ved at reducere olie-vand-grænsefladespændingen og øge kapillartallet. Da overfladen af ​​sandstensformationer er negativt ladet, er de anvendte overfladeaktive stoffer hovedsageligt anioniske overfladeaktive stoffer, og de fleste af dem er sulfonat-overfladeaktive stoffer. Det fremstilles ved at sulfonere petroleumfraktioner med højt indhold af aromatiske kulbrinter ved hjælp af sulfoneringsmidler (såsom svovltrioxid) og derefter neutralisere med alkali. Dens specifikationer: aktiv ingrediens 50% – 80%, mineralolie 5% – 30%, vand 2% – 20%, natriumsulfat 1% – 6%. Petroleumsulfonater er modstandsdygtige over for høje temperaturer, men ikke over for salt og højvalente metalioner. Syntetiske sulfonater fremstilles ud fra tilsvarende kulbrinter ved hjælp af tilsvarende syntesemetoder. Blandt dem er α-olefinsulfonater særligt modstandsdygtige over for salt og højvalente metalioner. Derudover kan nogle anioniske-nonioniske overfladeaktive stoffer og carboxylat-overfladeaktive stoffer også anvendes til olieoverfyldning. Overfyldning af overfladeaktive stoffer kræver to typer tilsætningsstoffer: den ene er cosurfaktanter, såsom isobutanol, diethylenglycolbutylether, urinstof, sulfolan, alkenylbenzensulfonater osv.; den anden er elektrolytter, herunder syrer, baser og salte, primært salte. De kan reducere hydrofiliciteten af ​​overfladeaktive stoffer, relativt øge lipofiliciteten og også fungere ved at ændre den hydrofile-lipofile balanceværdi af overfladeaktive stoffer. For at reducere tabet af overfladeaktive stoffer og forbedre den økonomiske effektivitet anvendes der også kemiske stoffer kaldet offermidler til overfladeaktive stoffer i oversvømmelsesmidler. Stoffer, der kan anvendes som offermidler, omfatter alkaliske stoffer, polycarboxylsyrer og deres salte, oligomerer og polymerer, der også kan anvendes som offermidler, og lignosulfonater og deres modificerede produkter er en type offermiddel. Olieoversvømmelsesmetoden, der anvender to eller flere hovedmidler til kemisk olieoversvømmelse, kaldes kompositoversvømmelse. Sådanne olieoversvømmelsesmetoder relateret til overfladeaktive stoffer omfatter: overfladeaktivt stof + polymer til oversvømmelse med fortykket overfladeaktivt stof; alkali + overfladeaktivt stof til alkaliforstærket overfladeaktivt stofoversvømmelse eller overfladeaktivt stofforstærket alkalioversvømmelse; alkali + overfladeaktivt stof + polymer til ternær kompositoversvømmelse. Kompositoversvømmelse har normalt højere olieudvinding end enkeltoversvømmelse. Ifølge analysen af ​​aktuelle udviklingstendenser i ind- og udland har ternær kompositoversvømmelse større fordele end binær kompositoversvømmelse. De overfladeaktive stoffer, der anvendes i ternær kompositoversvømmelse, er hovedsageligt petroleumsulfonater, og de er normalt blandet med svovlsyre, fosforsyre og carboxylat af polyoxyethylenalkylalkoholether, natriumpolyoxyethylenalkylalkoholalkylsulfonat osv. for at forbedre deres saltbestandighed. For nylig har både indenlandske og udenlandske lande lagt vægt på forskning og anvendelse af biooverfladeaktive stoffer, såsom rhamnolipider, sophorolipidfermenteringsbouillon, samt naturlige blandede carboxylater og papirfremstillingsbiproduktet alkalilignin osv., som har opnået gode olieoversvømmelseseffekter i felt- og laboratorieforsøg.