1. 파쇄용 계면활성제
수압파쇄는 투수율이 낮은 유전에서 흔히 사용되는 공법입니다. 이 공법은 압력을 가해 지층에 균열을 만들고, 이 균열을 지지제(프롭펀트)로 메워 유체 흐름 저항을 줄임으로써 생산량과 주입량을 증가시키는 것을 목표로 합니다. 일부 수압파쇄 유체는 계면활성제를 구성 성분으로 사용하기도 합니다.
유중수형 파쇄액은 물, 기름, 그리고 유화제로 구성됩니다. 사용되는 유화제에는 이온성, 비이온성, 그리고 양쪽성 계면활성제가 있습니다. 외부상으로 농축수를, 내부상으로 기름을 사용하면 농축 유중수형 파쇄액(폴리머 에멀젼)을 제조할 수 있습니다. 이러한 유형의 파쇄액은 160°C 이하의 온도에서 사용할 수 있으며, 자동으로 유화 분리되어 유체를 배출할 수 있습니다.
발포 파쇄액은 물을 분산매질로, 기체를 분산상으로 하는 유체입니다. 주요 구성 성분은 물, 기체 및 발포제입니다. 발포제로는 알킬 설포네이트, 알킬벤젠 설포네이트, 알킬 설페이트 에스테르, 4급 암모늄염 및 OP형 계면활성제 등이 사용될 수 있습니다. 물 속 발포제의 농도는 일반적으로 0.5~2%이며, 기체상 부피 대 거품 부피의 비율은 0.5~0.9입니다.
유성 파쇄액은 오일을 용매 또는 분산 매체로 사용하여 제조됩니다. 현장에서 가장 일반적으로 사용되는 오일은 원유 또는 그 중질 분획입니다. 점도-온도 성능을 향상시키기 위해 분자량 300~750의 오일 용해성 석유 설포네이트를 첨가해야 합니다. 유성 파쇄액에는 수중유형 파쇄액과 오일 폼 파쇄액도 포함됩니다. 수중유형 파쇄액은 오일 용해성 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제를 유화제로 사용하고, 오일 폼 파쇄액은 불소 함유 고분자 계면활성제를 거품 안정제로 사용합니다.
수분에 민감한 지층 파쇄용 유체는 알코올(예: 에틸렌 글리콜)과 오일(예: 등유)의 혼합물을 분산 매질로, 액체 이산화탄소를 분산상으로, 황산 에스테르화 폴리옥시에틸렌 알킬 알코올 에테르를 유화제 또는 발포제로 사용하여 제조된 에멀젼 또는 폼으로, 수분에 민감한 지층을 파쇄하는 데 사용됩니다.
파쇄 산처리용 파쇄 유체는 파쇄 유체와 산처리 유체의 역할을 모두 수행하며, 두 작업이 동시에 진행되는 탄산염 지층에서 사용됩니다. 계면활성제 관련 유체에는 산성 거품과 산성 유화액이 있으며, 전자는 알킬 설포네이트 또는 알킬벤젠 설포네이트를 발포제로 사용하고, 후자는 설포네이트형 계면활성제를 유화제로 사용합니다.
산성화 유체와 마찬가지로 파쇄 유체에도 유화 분리제, 세척 첨가제 및 습윤성 조절제로 계면활성제가 사용되지만, 여기서는 자세히 다루지 않겠습니다.
2. 프로파일 제어 및 수분 차단용 계면활성제
수압파쇄 개발의 효율성을 높이고 원유 수분 함량 증가 속도를 억제하기 위해서는 주입정의 수분 흡수 프로파일을 조절하고 생산정의 수분 차단 조치를 통해 생산량을 증대시켜야 합니다. 이러한 프로파일 제어 및 수분 차단 방법 중 일부는 계면활성제를 사용합니다. HPC/SDS 겔 프로파일 제어제는 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC)와 도데실황산나트륨(SDS)을 담수에 혼합하여 제조합니다. 알킬술폰산나트륨과 알킬트리메틸암모늄클로라이드는 각각 물에 용해시켜 두 가지 작동 유체를 제조한 후, 이들을 순차적으로 지층에 주입합니다. 두 작동 유체는 지층에서 만나 알킬트리메틸아민의 알킬설파이트 침전물을 생성하여 고투과성층을 차단합니다. 폴리옥시에틸렌 알킬페놀 에테르, 알킬아릴술폰산염 등은 발포제로 사용할 수 있습니다. 이들을 물에 용해시켜 작동 유체를 제조한 후, 액체 이산화탄소 작동 유체와 교대로 지층에 주입합니다. 이 방법은 지층(주로 고투과성층) 내에서 거품을 형성하여 막힘 현상을 일으키고 프로파일 제어 효과를 달성합니다. 발포제인 4급 암모늄염 계열 계면활성제를 황산암모늄과 규산나트륨으로 제조한 규산 졸에 용해시켜 지층에 주입한 후, 비응축성 가스(천연가스 또는 염소가스)를 주입합니다. 이렇게 하면 먼저 지층 내에서 액체를 분산매로 하는 거품이 생성되고, 그 후 규산 졸이 겔화되어 고체를 분산매로 하는 거품이 생성되어 고투과성층을 차단하고 프로파일 제어를 달성합니다. 설폰산염 계열 계면활성제를 발포제로, 고분자 화합물을 증점제 및 거품 안정제로 사용하고 가스 또는 가스 발생 물질을 주입하면 표면 또는 지층 내에서 수성 거품이 생성됩니다. 유층에서는 다량의 계면활성제가 유수 계면으로 이동하여 거품을 파괴하므로 유층을 차단하지 않아 선택적인 유정 수분 차단제로 작용합니다. 유성 시멘트 수분 차단제는 오일에 시멘트가 현탁된 형태입니다. 시멘트 표면은 친수성이므로, 수분 생성층에 들어가면 물이 시멘트 표면의 오일을 밀어내고 시멘트와 반응하여 시멘트를 경화시켜 수분 생성층을 차단합니다. 이러한 차단제의 유동성을 개선하기 위해 일반적으로 카르복실레이트형 및 설폰산염형 계면활성제가 첨가됩니다. 수성 미셀 유체 차단제는 주로 석유 설폰산암모늄, 탄화수소, 알코올 등으로 구성된 미셀 용액입니다. 지층 내 고염도의 물과 만나면 점성이 증가하여 수분 차단 효과를 나타냅니다. 알킬 카르복실레이트 및 알킬 염화암모늄 계면활성제로 주로 구성된 수성 또는 유성 양이온 계면활성제 용액 차단제는 사암 지층에만 적합합니다. 활성 중질유 수분 차단제는 오일 중 수분 유화제에 용해된 중질유입니다. 지층 내의 물과 만나면 고점도의 유중수 에멀젼을 생성하여 수분 차단 효과를 얻습니다. 유중수 플러깅제는 양이온성 계면활성제를 유중수 유화제로 사용하여 중질유를 물에 유화시켜 제조합니다.
게시 시간: 2026년 1월 8일