מהם היישומים של חומרים פעילי שטח במגזר שדות הנפט?

לפי שיטת הסיווג של כימיקלים לשדות נפט, חומרים פעילי שטח לשימוש בשדות נפט ניתן לסווג לפי יישום לחומרים פעילי שטח לקידוח, חומרים פעילי שטח לייצור, חומרים פעילי שטח להפקת נפט משופרת, חומרים פעילי שטח לאיסוף/הובלת נפט וגז וחומרים פעילי שטח לטיפול במים.

 

חומרים פעילי שטח לקידוח​

 

מבין חומרים פעילי שטח בשדות נפט, חומרים פעילי שטח לקידוח (כולל תוספי נוזל קידוח ותוספי צמנט) מהווים את נפח הצריכה הגדול ביותר - כ-60% מכלל השימוש בחומרים פעילי שטח בשדות נפט. חומרים פעילי שטח בייצור, למרות שכמותם קטנה יחסית, מתקדמים יותר מבחינה טכנולוגית, ומהווים כשליש מהסך הכל. לשתי קטגוריות אלו חשיבות משמעותית ביישומי חומרים פעילי שטח בשדות נפט.

בסין, המחקר מתמקד בשני תחומים עיקריים: מיקסום השימוש בחומרי גלם מסורתיים ופיתוח פולימרים סינתטיים חדשניים (כולל מונומרים). ברמה הבינלאומית, מחקר תוספי נוזלי קידוח מתמחה יותר, תוך הדגשת פולימרים סינתטיים המכילים קבוצת חומצה סולפונית כבסיס למוצרים שונים - מגמה שצפויה לעצב התפתחויות עתידיות. פריצות דרך נעשו במפחית צמיגות, חומרים לבקרת אובדן נוזלים וחומרי סיכה. ראוי לציין שבשנים האחרונות, חומרים פעילי שטח פולימריים המבוססים על אלכוהול עם אפקטים של נקודת עכירות אומצו באופן נרחב בשדות נפט מקומיים, ויצרו סדרה של מערכות נוזלי קידוח פולימריים המבוססים על אלכוהול. בנוסף, נוזלי קידוח מבוססי מתיל גלוקוזיד וגליצרין הראו תוצאות מבטיחות ביישום שדה, מה שמניע עוד יותר את פיתוח החומרים הפעילי שטח לקידוח. נכון לעכשיו, תוספי נוזלי הקידוח בסין כוללים 18 קטגוריות עם למעלה מאלף זנים, עם צריכה שנתית המתקרבת ל-300,000 טון.

 

חומרים פעילי שטח לייצור​

 

בהשוואה לחומרים פעילי שטח לקידוח, חומרים פעילי שטח לייצור הם פחותים במגוון ובכמות, במיוחד אלו המשמשים לחמצון ובשבירה. בחומרים פעילי שטח לשבירה, המחקר על חומרי ג'ל מתמקד בעיקר בגומי צמחים טבעיים שעברו שינוי ותאית, לצד פולימרים סינתטיים כמו פוליאקרילאמיד. בשנים האחרונות, ההתקדמות הבינלאומית בחמצון חומרים פעילי שטח נוזליים הייתה איטית, כאשר דגש המחקר והפיתוח עבר לכיוון...מעכבי קורוזיהלחומציות. מעכבים אלה מפותחים בדרך כלל על ידי שינוי או ערבוב של חומרי גלם קיימים, עם מטרה משותפת של הבטחת רעילות נמוכה או אי-רעילות ומסיסות בשמן/מים או פיזור במים. מעכבים מבוססי אמין, אמוניום רבעוני ואלכוהול אלקין מעורבבים נפוצים, בעוד שמעכבים מבוססי אלדהיד ירדו עקב חששות לרעילות. חידושים אחרים כוללים קומפלקסים של חומצה סולפונית דודצילבנזן עם אמינים בעלי משקל מולקולרי נמוך (למשל, אתילאמין, פרופילאמין, אמינים ראשוניים C8-18, דיאתנולמיד אולאי), וחומרים מתחלבים חומצה-בשמן. בסין, המחקר על חומרים פעילי שטח עבור נוזלי שבירה וחומציות פיגר, עם התקדמות מוגבלת מעבר למעכבי קורוזיה. בין המוצרים הזמינים, תרכובות מבוססות אמין (אמידים ראשוניים, משניים, שלישוניים או רבעוניים ותערובותיהם) שולטות, ואחריהן נגזרות אימידזולין כסוג עיקרי נוסף של מעכבי קורוזיה אורגניים.

 

חומרים פעילי שטח לאיסוף/הובלת נפט וגז​

 

מחקר ופיתוח של חומרים פעילי שטח לאיסוף/הובלה של נפט וגז בסין החלו בשנות ה-60. כיום, ישנן 14 קטגוריות עם מאות מוצרים. חומרים המפרקים את האמולסיפיירים של נפט גולמי הם הנצרכים ביותר, עם ביקוש שנתי של כ-20,000 טון. סין פיתחה חומרים המפרקים את האמולסיפיירים בהתאמה אישית לשדות נפט שונים, שרבים מהם עומדים בתקנים הבינלאומיים של שנות ה-90. עם זאת, חומרים המדכאים את נקודת היציקה, משפרי זרימה, מפחית צמיגות וחומרים להסרת/מניעת שעווה נותרו מוגבלים, לרוב מוצרים מעורבבים. הדרישות המשתנות של תכונות נפט גולמי שונות עבור חומרים פעילי שטח אלה מציבות אתגרים ודרישות גבוהות יותר לפיתוח מוצרים חדשים.

 

חומרים פעילי שטח לטיפול במים בשדות נפט​

 

כימיקלים לטיפול במים הם קטגוריה קריטית בפיתוח שדות נפט, עם צריכה שנתית העולה על 60,000 טון - כ-40% מהם חומרים פעילי שטח. למרות הביקוש המשמעותי, המחקר על חומרים פעילי שטח לטיפול במים בסין אינו מספיק, ומגוון המוצרים נותר חלקי. רוב המוצרים מותאמים מטיפול במים תעשייתי, אך בשל מורכבות מי שדות נפט, תחולתם לרוב גרועה, ולעתים אף אינה מניבה את התוצאות הצפויות. מבחינה בינלאומית, פיתוח חומרים פעילי שטח לטיפול במים הוא התחום הפעיל ביותר במחקר חומרים פעילי שטח לטיפול במים, ומניב מוצרים רבים, אם כי מעטים מהם מיועדים במיוחד לטיפול בשפכים בשדות נפט.