1. Tensioattivi per le operazioni di fratturazione idraulica
Le tecniche di fratturazione idraulica sono spesso impiegate nei giacimenti petroliferi a bassa permeabilità. Consistono nell'utilizzare la pressione per fratturare la formazione, creando delle fessure, e nel sostenerle successivamente con agenti di sostegno per ridurre la resistenza al flusso dei fluidi, raggiungendo così l'obiettivo di aumentare la produzione e l'iniezione. Alcuni fluidi di fratturazione sono formulati utilizzando tensioattivi come uno dei loro componenti.
I fluidi di fratturazione olio in acqua sono formulati a partire da acqua, olio ed emulsionanti. Gli emulsionanti utilizzati includono tensioattivi ionici, non ionici e anfoteri. Se si utilizza acqua addensata come fase esterna e olio come fase interna, è possibile preparare un fluido di fratturazione olio in acqua addensato (emulsione polimerica). Questo tipo di fluido di fratturazione può essere utilizzato a temperature inferiori a 160 °C ed è in grado di demulsionare e scaricare automaticamente i fluidi.
I fluidi di fratturazione a schiuma sono quelli che utilizzano acqua come mezzo disperdente e gas come fase dispersa. I loro componenti principali sono acqua, gas e agenti schiumogeni. Alchilsolfonati, alchilbenzensolfonati, esteri alchilsolfatici, sali di ammonio quaternario e tensioattivi di tipo OP possono essere tutti utilizzati come agenti schiumogeni. La concentrazione di agenti schiumogeni in acqua è generalmente compresa tra lo 0,5% e il 2%, e il rapporto tra il volume della fase gassosa e il volume della schiuma varia da 0,5 a 0,9.
I fluidi di fratturazione a base di olio sono formulati utilizzando l'olio come solvente o mezzo disperdente. Gli oli più comunemente utilizzati in questo campo sono il petrolio greggio o le sue frazioni pesanti. Per migliorarne le prestazioni viscosimetriche, è necessario aggiungere solfonati di petrolio liposolubili (con un peso molecolare compreso tra 300 e 750). I fluidi di fratturazione a base di olio includono anche i fluidi di fratturazione acqua in olio e i fluidi di fratturazione a schiuma oleosa. I primi utilizzano tensioattivi anionici, cationici e non ionici liposolubili come emulsionanti, mentre i secondi utilizzano tensioattivi polimerici contenenti fluoro come stabilizzanti della schiuma.
I fluidi di fratturazione per formazioni sensibili all'acqua sono emulsioni o schiume formulate utilizzando una miscela di alcoli (come il glicole etilenico) e oli (come il cherosene) come mezzo disperdente, anidride carbonica liquida come fase dispersa e eteri di alcoli alchilici di poliossietilene solfato-esterificati come emulsionanti o agenti schiumogeni, utilizzati per la fratturazione di formazioni sensibili all'acqua.
I fluidi di fratturazione per l'acidificazione delle fratture fungono sia da fluidi di fratturazione che da fluidi acidificanti, e vengono utilizzati in formazioni carbonatiche dove entrambe le operazioni vengono eseguite simultaneamente. Tra quelli a base di tensioattivi si annoverano le schiume acide e le emulsioni acide; le prime utilizzano alchilsolfonati o alchilbenzensolfonati come agenti schiumogeni, mentre le seconde utilizzano tensioattivi di tipo solfonato come emulsionanti.
Analogamente ai fluidi acidificanti, anche i fluidi di fratturazione utilizzano tensioattivi come demulsionanti, additivi per la pulizia e modificatori di bagnabilità, aspetti che non verranno approfonditi in questa sede.
2. Tensioattivi per il controllo del profilo e per le misure di sigillatura delle intasamenti idrici
Per migliorare l'efficacia dello sviluppo dell'iniezione di acqua e inibire il tasso di aumento della percentuale di acqua nel petrolio greggio, è necessario regolare il profilo di assorbimento dell'acqua nei pozzi di iniezione e adottare misure di sigillatura dell'acqua nei pozzi di produzione per aumentare la produzione. Alcuni di questi metodi di controllo del profilo e di sigillatura dell'acqua spesso utilizzano determinati tensioattivi. L'agente di controllo del profilo a base di gel HPC/SDS viene preparato miscelando idrossipropilcellulosa (HPC) e dodecil solfato di sodio (SDS) in acqua dolce. Il sodio alchil solfonato e il cloruro di alchil trimetil ammonio vengono disciolti rispettivamente in acqua per preparare due fluidi di lavoro, che vengono iniettati successivamente nella formazione. I due fluidi di lavoro si incontrano nella formazione, producendo precipitati di alchil solfito di alchil trimetil ammina, che bloccano gli strati ad alta permeabilità. Poliossietilene alchil fenolo etere, alchil aril solfonato, ecc., possono essere utilizzati come agenti schiumogeni. Vengono disciolti in acqua per preparare un fluido di lavoro, che viene poi iniettato alternativamente nella formazione con un fluido di lavoro a base di anidride carbonica liquida. Questo forma schiuma nella formazione (principalmente negli strati ad alta permeabilità), causando un blocco e ottenendo l'effetto di controllo del profilo. Un tensioattivo di tipo sale di ammonio quaternario come agente schiumogeno viene disciolto in un sol di acido silicico preparato da solfato di ammonio e silicato di sodio e iniettato nella formazione, seguito dall'iniezione di gas non condensabile (gas naturale o cloro gassoso). Questo genera dapprima schiuma con il liquido come mezzo disperdente nella formazione, e poi il sol di acido silicico gelifica, dando luogo a una schiuma con il solido come mezzo disperdente, che blocca gli strati ad alta permeabilità e consente il controllo del profilo. Utilizzando tensioattivi di tipo solfonato come agenti schiumogeni e composti ad alto peso molecolare come agenti addensanti e stabilizzanti della schiuma, e quindi iniettando gas o sostanze gasgeneranti, si genera schiuma a base d'acqua in superficie o nella formazione. Nello strato di petrolio, una grande quantità di tensioattivo si sposta verso l'interfaccia olio-acqua, causando la distruzione della schiuma, quindi non blocca lo strato di petrolio ed è un agente di sigillatura selettiva per pozzi petroliferi. L'agente di sigillatura a base di cemento oleoso è una sospensione di cemento in olio. La superficie del cemento è idrofila. Quando entra nello strato produttore d'acqua, l'acqua sposta l'olio sulla superficie del cemento e reagisce con il cemento, causandone la solidificazione e bloccando lo strato produttore d'acqua. Per migliorare la fluidità di questo agente di sigillatura, vengono solitamente aggiunti tensioattivi di tipo carbossilato e solfonato. L'agente di sigillatura a fluido micellare a base d'acqua è una soluzione micellare composta principalmente da solfonato di petrolio di ammonio, idrocarburi, alcoli, ecc. Quando incontra acqua ad alta salinità nella formazione, può diventare viscosa per ottenere l'effetto di sigillatura. Gli agenti sigillanti a base di tensioattivi cationici, sia acquosi che oleosi, composti principalmente da tensioattivi alchilcarbossilati e cloruri di alchilammonio, sono adatti solo per formazioni arenacee. L'agente sigillante attivo a base di olio pesante è un olio pesante disciolto con emulsionanti acqua in olio. Quando entra in contatto con l'acqua nella formazione, produce un'emulsione acqua in olio ad alta viscosità per raggiungere lo scopo del sigillante. L'agente sigillante olio in acqua viene preparato emulsionando olio pesante in acqua utilizzando tensioattivi cationici come emulsionanti olio in acqua.
Data di pubblicazione: 8 gennaio 2026