粘土の安定化と酸性化対策のための界面活性剤の選び方

1.安定粘土用界面活性剤

粘土の安定化には、粘土鉱物の膨潤防止と粘土鉱物粒子の移動防止という二つの側面があります。粘土の膨潤防止には、アミン塩型、第四級アンモニウム塩型、ピリジニウム塩型、イミダゾリン塩型などのカチオン界面活性剤が用いられます。粘土鉱物粒子の移動防止には、フッ素含有ノニオンカチオン界面活性剤が用いられます。

2.酸性化対策のための界面活性剤

酸処理効果を高めるには、一般的に酸溶液に様々な添加剤を添加する必要があります。酸溶液と相溶性があり、地層に吸着しやすい界面活性剤であれば、酸処理遅延剤として使用できます。例としては、カチオン界面活性剤では脂肪族アミン塩酸塩、第四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩などが、両性界面活性剤ではスルホン化、カルボキシメチル化、リン酸エステル化、または硫酸エステル化されたポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテルなどが挙げられます。ドデシルスルホン酸およびそのアルキルアミン塩などの界面活性剤は、酸溶液を油中に乳化させて油中酸エマルジョンを形成し、これを酸処理用作動液として使用すると遅延効果も発揮します。

一部の界面活性剤は、酸性流体の乳化破壊剤として作用します。ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンプロピレングリコールエーテルやポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンペンタエチレンヘキサミンなどの分岐構造を持つ界面活性剤は、いずれも酸性化乳化破壊剤として機能します。

一部の界面活性剤は、使用済み酸の洗浄添加剤として機能します。洗浄添加剤として使用できる界面活性剤には、アミン塩型、第四級アンモニウム塩型、ピリジニウム塩型、非イオン型、両性型、フッ素系界面活性剤などがあります。

アルキルフェノール、脂肪酸、アルキルベンゼンスルホン酸、第四級アンモニウム塩などの油溶性界面活性剤は、酸性スラッジ抑制剤として作用します。これらの界面活性剤は酸への溶解性が低いため、非イオン界面活性剤を用いて酸性溶液中に分散させることができます。

酸処理効果を向上させるには、酸性溶液に濡れ性反転剤を添加し、坑井近傍領域の濡れ性を油濡れから水濡れに反転させる必要がある。ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアルコールエーテルやリン酸エステル化ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアルコールエーテルなどの混合物は、第一吸着層として地層に吸着され、濡れ性反転効果を発揮する。

さらに、脂肪族アミン塩酸塩、第四級アンモニウム塩、非イオン性・陰イオン性界面活性剤などの界面活性剤が発泡剤として使用され、泡酸性作動流体を調製することで、遅延、腐食抑制、深部酸性化などの目的を達成します。あるいは、このような泡を酸性化用プレパッドとして調製し、酸性溶液の前に地層に注入することもできます。泡内の気泡によって発生するジャミン効果により、酸性溶液の流れが変わり、酸が主に低透水性層を溶解するように誘導され、酸性化効果が向上します。