Aplicación de surfactantes na produción de xacementos petrolíferos

1.surfactantesusado paraextracción de petróleo pesado

Debido á alta viscosidade e á baixa fluidez do petróleo pesado, a súa explotación presenta moitas dificultades. Para extraer este petróleo pesado, ás veces inxéctanse solucións acuosas de surfactantes no pozo para converter o petróleo pesado de alta viscosidade en emulsións de petróleo en auga de baixa viscosidade, que logo se bombean á superficie. Os surfactantes empregados neste método de emulsificación e redución da viscosidade do petróleo pesado inclúen alquilsulfonato de sodio, éter de alcohol alquílico de polioxietileno, éter de alquilfenol de polioxietileno, polioxietileno polioxipropileno polieno poliamina, éter sulfato de alcohol alquílico de polioxietileno sódico, etc. Para as emulsións de petróleo en auga producidas, é necesario separar a auga, e algúns surfactantes industriais tamén se empregan como desemulsionantes para a deshidratación. Estes desemulsionantes son emulsionantes auga en aceite. Os que se usan habitualmente son os surfactantes catiónicos, ou ácidos nafténicos, ácidos asfálticos e os seus sales metálicos polivalentes. O petróleo pesado especial non pode ser aproveitado polas unidades de bombeo convencionais e require inxección de vapor para a recuperación térmica. Para mellorar o efecto da recuperación térmica, cómpre empregar surfactantes. Inxectar escuma no pozo de inxección de vapor, é dicir, inxectar axentes espumantes resistentes a altas temperaturas e gases non condensables, é un dos métodos de preparación máis empregados. Os axentes espumantes máis empregados son os sulfonatos de alquilbenceno,α-sulfonatos de olefina, sulfonatos de petróleo, éteres de alcohol alquílico de polioxietileno sulfoalquilados e éteres de alquilfenol de polioxietileno sulfoalquilados, etc. Dado que os surfactantes fluorados teñen unha alta actividade superficial e son estables aos ácidos, álcalis, osíxeno, calor e aceite, son axentes espumantes ideais para altas temperaturas. Para que o aceite disperso pase facilmente a través da estrutura de poros da formación ou para que o aceite na superficie da formación se desprace facilmente, necesítanse surfactantes chamados axentes difusores de película, e os máis empregados son os surfactantes poliméricos de resina fenólica oxialquilada.

2.Tensioactivos para a extracción de petróleo cru ceroso

Ao extraer petróleo cru ceroso, é necesario levar a cabo con frecuencia a prevención e eliminación de cera. Os surfactantes utilízanse como inhibidores e eliminadores de cera. Os surfactantes utilizados para a prevención de cera inclúen surfactantes solubles en aceite e surfactantes solubles en auga. Os primeiros exercen un efecto de prevención de cera ao cambiar as propiedades da superficie do cristal de cera. Os surfactantes solubles en aceite que se usan habitualmente son os sulfonatos de petróleo e os surfactantes de tipo amina. Os surfactantes solubles en auga desempeñan un papel na prevención da cera ao alterar as propiedades das superficies de depósito de cera (como as superficies das tubaxes de petróleo, as varillas de succión e os equipos). Os surfactantes dispoñibles inclúen alquilsulfonatos de sodio, sales de amonio cuaternario, éteres de polioxietileno de alcanos, éteres de polioxietileno de hidrocarburos aromáticos e os seus sales de sulfonato de sodio, etc. Os surfactantes utilizados para a eliminación de cera tamén se dividen en dúas categorías: os solubles en aceite úsanse en removedores de cera a base de aceite e os solubles en auga, como os surfactantes de tipo sulfonato, de tipo sal de amonio cuaternario, de tipo poliéter, de tipo Tween, de tipo OP, así como os surfactantes de tipo Peregal e de tipo OP esterificados con sulfato ou sulfoalquilados, úsanse en removedores de cera a base de auga. Nos últimos anos, tanto a nivel nacional como internacional, a eliminación e prevención de cera combináronse organicamente, e os removedores de cera a base de aceite e os removedores de cera a base de auga tamén se combinaron organicamente para producir removedores de cera de tipo mixto. Este tipo de removedor de cera utiliza hidrocarburos aromáticos e hidrocarburos aromáticos mixtos como fase oleosa e emulsionantes con efectos de eliminación de cera como fase acuosa. Cando o emulsionante seleccionado é un surfactante non iónico cun punto de turbidez axeitado, pode alcanzar ou superar o seu punto de turbidez a unha temperatura por debaixo da sección de depósito de cera do pozo de petróleo, o que fai que o removedor de cera de tipo mixto se desemulsione antes de entrar na sección de depósito de cera, separándose en dous tipos de removedores de cera, que exercen o efecto de eliminación de cera simultaneamente.

3.Tensioactivos empregados en arxila estable

A estabilización da arxila implica dous aspectos: previr o inchazo dos minerais arxilosos e previr a migración das partículas minerais arxilosas. Para previr o inchazo da arxila, pódense usar surfactantes catiónicos como os do tipo sal de amina, os do tipo sal de amonio cuaternario, os do tipo sal de piridina e os do tipo sal de imidazolina. Para previr a migración das partículas minerais arxilosas, pódense usar surfactantes catiónicos non iónicos que conteñen flúor.

4.Tensioactivos empregados en medidas acidificantes

Para mellorar o efecto acidificante, xeralmente é necesario engadir varios aditivos á solución ácida. Calquera surfactante que sexa compatible coa solución ácida e que se adsorba facilmente pola formación pode usarse como retardador acidificante. Algúns exemplos inclúen clorhidratos de aminas graxas, sales de amonio cuaternario e sales de piridinio entre os surfactantes catiónicos, así como éteres de polioxietilen alquilfenol sulfonados, carboximetilados, esterificados con fosfato ou sulfato esterificados entre os surfactantes anfotéricos. Algúns surfactantes, como o ácido dodecilsulfónico e os seus sales de alquilamina, poden emulsionar a solución ácida en aceite para formar unha emulsión ácido-en-aceite que, cando se usa como fluído de traballo acidificante, tamén funciona como retardador.

Algúns surfactantes poden actuar como desemulsionantes para fluídos acidificantes. Os surfactantes con estruturas ramificadas, como o éter de polioxietileno-polioxipropileno propilenglicol e a pentaetilenohexamina de polioxietileno-polioxipropileno, poden servir como desemulsionantes acidificantes.

Certos surfactantes pódense empregar como aditivos para a limpeza de ácidos gastados, incluíndo surfactantes de tipo sal de amina, de tipo sal de amonio cuaternario, de tipo sal de piridinio, non iónicos, anfotéricos e fluorados.

Algúns surfactantes funcionan como inhibidores de lodos acidificantes, como os surfactantes solubles en aceite como os alquilfenois, os ácidos graxos, os ácidos alquilbencenosulfónicos e os sales de amonio cuaternario. Debido á súa baixa solubilidade en ácido, pódense usar surfactantes non iónicos para dispersalos na solución ácida.

Para mellorar o efecto acidizante, é necesario engadir modificadores da mollabilidade á solución ácida para invertir a mollabilidade da zona próxima ao pozo de mollada por petróleo a mollada por auga. As mesturas como o éter de alcohol alquílico de polioxietileno-polioxipropileno e o éter de alcohol alquílico de polioxietileno-polioxipropileno esterificado con fosfato son adsorbidas pola formación como capa de adsorción primaria, conseguindo así a inversión da mollabilidade.

Ademais, algúns surfactantes, como os clorhidratos de aminas graxas, os sales de amonio cuaternario ou os surfactantes non iónicos-aniónicos, utilízanse como axentes espumantes para preparar fluídos de traballo con ácidos de escuma, que conseguen os propósitos de retardar a reacción, inhibir a corrosión e acidificar formacións profundas. Alternativamente, estas espumas poden usarse como pre-almofadas para a acidificación: despois de inxectarse na formación, inxéctase posteriormente unha solución ácida. O efecto Jamin xerado polas burbullas na escuma pode desviar a solución ácida, obrigándoa a disolver principalmente capas de baixa permeabilidade e mellorando así o efecto acidificante.

5.Tensioactivos empregados en medidas de fracturación

As medidas de fracturación aplícanse a miúdo en campos petrolíferos de baixa permeabilidade. Implican o uso de presión para fracturar a formación, creando gretas e apuntalando as gretas con apuntalantes para reducir a resistencia ao fluxo de fluídos, conseguindo así o obxectivo de aumentar a produción e a inxección. Algúns fluídos de fracturación formúlanse con surfactantes como un dos seus compoñentes. Os fluídos de fracturación aceite en auga prepáranse a partir de auga, aceite e emulsionantes. Os emulsionantes utilizados inclúen surfactantes iónicos, non iónicos e anfotéricos. Se se usa auga espesada como fase externa e aceite como fase interna, pódese formular un fluído de fracturación aceite en auga espesado (emulsión polimérica). Este tipo de fluído de fracturación pódese usar a temperaturas inferiores a 160 °C e pode desemulsionar e descargar fluídos automaticamente. Os fluídos de fracturación con escuma son aqueles con auga como medio de dispersión e gas como fase dispersa, cuxos principais compoñentes son auga, gas e axentes espumantes. Os sulfonatos de alquilo, os sulfonatos de alquilbenceno, os ésteres de sulfato de alquilo, os sales de amonio cuaternario e os surfactantes de tipo OP pódense empregar como axentes espumantes. A concentración de axentes espumantes en auga é xeralmente do 0,5 ao 2 %, e a proporción entre o volume da fase gasosa e o volume de escuma oscila entre o 0,5 e o 0,9. Os fluídos de fracturación a base de aceite formúlanse utilizando aceite como disolvente ou medio de dispersión. Os aceites máis utilizados en aplicacións de campo son o petróleo cru ou as súas fraccións pesadas. Para mellorar o seu rendemento viscosidade-temperatura, é necesario engadir sulfonatos de petróleo solubles en aceite (cun ​​peso molecular de 300 a 750). Os fluídos de fracturación a base de aceite tamén inclúen fluídos de fracturación auga en aceite e fluídos de fracturación escuma de aceite. Os primeiros empregan surfactantes aniónicos solubles en aceite, surfactantes catiónicos e surfactantes non iónicos como emulsionantes, mentres que os segundos empregan surfactantes poliméricos que conteñen flúor como estabilizadores da escuma. Os fluídos de fracturación para formacións sensibles á auga son emulsións ou espumas formuladas usando unha mestura de alcohois (como o etilenglicol) e aceites (como o queroseno) como medio de dispersión, dióxido de carbono líquido como fase dispersa e éteres de alcohol alquílico de polioxietileno sulfatados como emulsionantes ou axentes espumantes, usados ​​para fracturar formacións sensibles á auga. Os fluídos de fracturación para a acidificación da fractura serven tanto como fluídos de fracturación como como fluídos acidificantes, usados ​​en formacións de carbonato onde ambas as medidas se levan a cabo simultaneamente. Os relacionados cos surfactantes son as escumas ácidas e as emulsións ácidas; as primeiras usan sulfonatos de alquilo ou sulfonatos de alquilbenceno como axentes espumantes, e as segundas usan surfactantes de tipo sulfonato como emulsionantes. Do mesmo xeito que os fluídos acidificantes, os fluídos de fracturación tamén usan surfactantes como desemulsionantes, aditivos de limpeza e axentes de inversión da mollabilidade, que non se explicarán aquí.

6.Tensioactivos empregados no control de perfís e nas medidas de obstrución da auga

Para mellorar a eficacia do desenvolvemento da inundación con auga e inhibir a taxa de aumento do corte de auga do petróleo cru, é necesario axustar o perfil de absorción de auga nos pozos de inxección e implementar medidas de taponamento de auga nos pozos de produción como métodos de estimulación. Algúns destes métodos de control de perfís e taponamento de auga adoitan empregar certos surfactantes. O axente de control do perfil de xel HPC/SDS prepárase mesturando hidroxipropilcelulosa (HPC) e dodecilsulfato de sodio (SDS) en auga doce. O alquilsulfonato de sodio e o cloruro de alquiltrimetilamonio disólvense respectivamente en auga para preparar dous fluídos de traballo, que se inxectan na formación sucesivamente. Os dous fluídos de traballo atópanse na formación, producindo precipitados de alquilsulfito de alquiltrimetilamina, que bloquean as capas de alta permeabilidade. O éter de polioxietileno alquilfenol, o sulfonato de alquilarilo, etc., pódense usar como axentes espumantes. Disólvense en auga para preparar un fluído de traballo, que logo se inxecta alternativamente na formación cun fluído de traballo de dióxido de carbono líquido. Isto forma escuma na formación (principalmente en capas de alta permeabilidade), causando bloqueos e conseguindo o efecto de control do perfil. Úsase un surfactante de tipo sal de amonio cuaternario como axente espumante, disolto nun sol de sílice preparado a partir de sulfato de amonio e vidro de auga, e inxéctase na formación. Despois, inxéctase gas non condensable (gas natural ou gas cloro), que primeiro xera escuma con líquido como medio de dispersión na formación e, a continuación, o sol de sílice xelifícase para producir escuma con sólido como medio de dispersión, bloqueando así as capas de alta permeabilidade e conseguindo o control do perfil. Usando surfactantes de tipo sulfonato como axentes espumantes e compostos de alto peso molecular como axentes espesantes e estabilizadores de escuma, seguido da inxección de gas ou substancias xeradoras de gas, xérase escuma a base de auga na superficie ou na formación. Na capa de aceite, unha gran cantidade do surfactante móvese á interface aceite-auga, facendo que a escuma se rompa, polo que non bloquea a capa de aceite e é un axente taponador de auga de pozos de petróleo selectivo. O axente taponador de auga de cemento a base de aceite é unha suspensión de cemento en aceite. A superficie do cemento é hidrófila. Cando entra na capa produtora de auga, a auga despraza o aceite da superficie do cemento e reacciona co cemento, facendo que o cemento solidifique e bloquee a capa produtora de auga. Para mellorar a fluidez deste axente taponador, adoitan engadirse surfactantes de tipo carboxilato e sulfonato. O axente taponador de fluído micelar a base de auga é unha solución micelar composta principalmente por sulfonato de petróleo de amonio, hidrocarburos, alcohois, etc. Cando atopa auga altamente salina na formación, pode volverse viscoso para lograr o efecto de taponamento da auga. Os axentes taponadores de solución surfactante catiónico a base de auga ou aceite, que están compostos principalmente por surfactantes de carboxilato de alquilo e cloruro de alquilamonio, só son aplicables ás formacións de arenito. O axente taponador de petróleo pesado activo é un aceite pesado disolto con emulsionantes de auga en aceite. Cando atopa auga na formación, produce unha emulsión de auga en aceite de alta viscosidade para lograr o taponamento da auga. O axente obstrutivo aceite-en-auga prepárase emulsionando aceite pesado en auga empregando surfactantes catiónicos como emulsionantes aceite-en-auga.

7.Tensioactivos para medidas de control de area

Antes das operacións de control da area, é necesario inxectar unha certa cantidade de auga activa preparada con surfactantes como fluído de prelavado para prelimpar a formación, co fin de mellorar o efecto de control da area. A maioría dos surfactantes que se empregan habitualmente na actualidade son surfactantes aniónicos.

8,Tensioactivos para a deshidratación do petróleo bruto

Nas etapas primaria e secundaria de recuperación de petróleo, os desemulsionantes auga-en-aceite úsanse principalmente para o petróleo cru producido. Desenvolvéronse tres xeracións de produtos. A primeira xeración inclúe carboxilatos, sulfatos e sulfonatos. A segunda xeración consiste en surfactantes non iónicos de baixo peso molecular como OP, Pegosperse e aceite de rícino sulfonado. A terceira xeración son os surfactantes non iónicos de alto peso molecular. Na etapa tardía de recuperación de petróleo secundaria e na etapa terciaria de recuperación de petróleo, o petróleo cru producido existe principalmente en forma de emulsións aceite-en-auga. Úsanse catro tipos de desemulsionantes, como o cloruro de tetradeciltrimetilamonio e o cloruro de didecildimetilamonio. Estes poden reaccionar con emulsionantes aniónicos para cambiar o seu valor de equilibrio hidrófilo-lipofílico ou adsorberse na superficie de partículas de arxila molladas en auga para cambiar a súa mollabilidade e romper a emulsión aceite-en-auga. Ademais, algúns surfactantes aniónicos que poden actuar como emulsionantes auga-en-aceite e surfactantes non iónicos solubles en aceite tamén se poden usar como desemulsionantes para emulsións aceite-en-auga.

9.Tensioactivos para o tratamento de augas

Despois de separar o petróleo cru do fluído producido dun pozo de petróleo, a auga producida debe tratarse para cumprir os requisitos de reinxección. Os fins do tratamento da auga inclúen seis aspectos: inhibición da corrosión, prevención da incrustación, esterilización, desoxixenación, eliminación de petróleo e eliminación de sólidos en suspensión. Polo tanto, utilízanse inhibidores da corrosión, inhibidores da incrustación, bactericidas, desoxidantes, eliminadores de petróleo, floculantes, etc. Os surfactantes industriais implicados son os seguintes:

Os surfactantes industriais empregados como inhibidores da corrosión inclúen sales de ácidos alquilsulfónicos, ácidos alquilbencenosulfónicos, ácidos perfluoroalquilsulfónicos, sales de alquilamina de cadea lineal, sales de amonio cuaternario, sales de alquilpiridinio, sales de imidazolinas e os seus derivados, éteres de alcohol alquílico de polioxietileno, dialquilpropinois de polioxietileno, aminas de resina de polioxietileno, estearílaminas de polioxietileno, alquilsulfonatos de éter de alcohol alquílico de polioxietileno, varios sales internos de amino cuaternarios e sales internos de bis(polioxietileno)alquilos e os seus derivados. Os surfactantes empregados como inhibidores de incrustacións inclúen ésteres de fosfato, ésteres de sulfato, acetatos, carboxilatos e os seus compostos de polioxietileno. A estabilidade térmica dos ésteres de sulfonato e carboxilatos é significativamente mellor que a dos ésteres de fosfato e os ésteres de sulfato. Os surfactantes industriais empregados como bactericidas inclúen sales de alquilamina de cadea lineal, sales de amonio cuaternario, sales de alquilpiridinio, sales de imidazolinas e os seus derivados, varios sales internos de amonio cuaternario e sales internos de bis(polioxietilen)alquilos e os seus derivados. Os surfactantes industriais empregados como eliminadores de aceite son principalmente aqueles cunha estrutura ramificada e que conteñen grupos ditiocarboxilato de sodio.

10,Tensioactivos para inundación química na recuperación de petróleo

A recuperación primaria e secundaria de petróleo pode extraer entre o 25 % e o 50 % do petróleo bruto subterráneo, quedando unha gran cantidade de petróleo bruto baixo terra sen poder ser extraída. A recuperación terciaria de petróleo pode mellorar a eficiencia da recuperación do petróleo. A recuperación terciaria de petróleo adopta principalmente métodos de inundación química, é dicir, engadindo algúns produtos químicos á auga inxectada para mellorar a eficiencia da inundación da auga. Entre os produtos químicos utilizados, algúns pertencen aos surfactantes industriais e as súas condicións preséntanse brevemente do seguinte xeito: O método de inundación química con surfactante como axente principal chámase inundación de surfactantes. Os surfactantes desempeñan principalmente un papel na mellora da recuperación de petróleo ao reducir a tensión interfacial petróleo-auga e aumentar o número de capilares. Dado que a superficie das formacións de arenito está cargada negativamente, os surfactantes utilizados son principalmente surfactantes aniónicos e a maioría deles son surfactantes sulfonados. Faise sulfonando fraccións de petróleo con alto contido de hidrocarburos aromáticos utilizando axentes sulfonantes (como o trióxido de xofre) e logo neutralizando con álcali. As súas especificacións: ingrediente activo 50% – 80%, aceite mineral 5% – 30%, auga 2% – 20%, sulfato de sodio 1% – 6%. Os sulfonatos de petróleo son resistentes ás altas temperaturas, pero non ao sal nin aos ións metálicos de alta valencia. Os sulfonatos sintéticos prepáranse a partir dos hidrocarburos correspondentes utilizando os métodos de síntese correspondentes. Entre eles, os sulfonatos de α-olefina son particularmente resistentes ao sal e aos ións metálicos de alta valencia. Ademais, algúns surfactantes aniónicos-non iónicos e surfactantes carboxilatos tamén se poden usar para a inundación de aceite. A inundación de surfactantes require dous tipos de aditivos: un son os cosurfactantes, como isobutanol, éter butílico de dietilenglicol, urea, sulfolano, sulfonatos de alquenilbenceno, etc.; o outro son os electrólitos, incluíndo ácidos, álcalis e sales, principalmente sales. Poden reducir a hidrofilicidade dos surfactantes, aumentar relativamente a lipofilicidade e tamén funcionan cambiando o valor de equilibrio hidrófilo-lipofílico dos surfactantes. Para reducir a perda de surfactantes e mellorar a eficiencia económica, a inundación con surfactantes tamén emprega substancias químicas chamadas axentes de sacrificio. Entre as substancias que se poden empregar como axentes de sacrificio inclúense substancias alcalinas, ácidos policarboxílicos e os seus sales, oligómeros e polímeros que tamén se poden empregar como axentes de sacrificio, e os lignosulfonatos e os seus produtos modificados son un tipo de axente de sacrificio. O método de inundación con aceite que emprega dous ou máis axentes principais para a inundación química con aceite chámase inundación composta. Estes métodos de inundación con aceite relacionados cos surfactantes inclúen: surfactante + polímero para inundación con surfactantes espesados; álcali + surfactante para inundación con surfactantes mellorados con álcalis ou inundación alcalina mellorada con surfactantes; álcali + surfactante + polímero para inundación composta ternaria. A inundación composta adoita ter unha maior recuperación de petróleo que a inundación única. Segundo a análise das tendencias actuais de desenvolvemento no país e no estranxeiro, a inundación composta ternaria ten maiores vantaxes que a inundación composta binaria. Os surfactantes empregados na inundación composta ternaria son principalmente sulfonatos de petróleo, e adoitan combinarse con ácido sulfúrico, ácido fosfórico e carboxilato de éter de alcohol alquílico de polioxietileno, alquilsulfonato de alcohol alquílico de polioxietileno sódico, etc., para mellorar a súa resistencia ao sal. Recentemente, tanto os países nacionais como os estranxeiros déronlle importancia á investigación e ao uso de biosurfactantes, como ramnolípidos, caldos de fermentación de soforolípidos, así como carboxilatos mixtos naturais e lignina alcalina, subproduto da fabricación de papel, etc., que acadaron bos efectos de inundación de aceite en probas de campo e de laboratorio.