Aplicação de surfactantes na produção de campos de petróleo

Aplicação desurfactantesna produção de campos de petróleo

1. Surfactantes usados na mineração de óleo pesado

Devido à alta viscosidade e baixa fluidez do óleo pesado, ele traz muitas dificuldades para a mineração. Para extrair esses óleos pesados, às vezes é necessário injetar uma solução aquosa de surfactante no fundo do poço para converter o óleo pesado de alta viscosidade em uma emulsão óleo-em-água de baixa viscosidade e extraí-la para a superfície. Os surfactantes usados neste método de emulsificação e redução de viscosidade de óleo pesado incluem alquil sulfonato de sódio, éter de álcool alquílico de polioxietileno, éter de alquilfenol de polioxietileno, polioxipropileno polieno poliamina, sal de sódio de sulfato de éter de álcool alquilvinílico de polioxietileno, etc. A emulsão óleo-em-água produzida precisa separar a água e usar alguns surfactantes industriais como desemulsificantes para desidratação. Esses desemulsificantes são emulsificantes de água em óleo. Comumente usados são surfactantes catiônicos ou ácidos naftênicos, ácidos asfaltônicos e seus sais metálicos multivalentes.

Óleos pesados especiais não podem ser extraídos por unidades de bombeamento convencionais e requerem injeção de vapor para recuperação térmica. Para melhorar o efeito da recuperação térmica, é necessário o uso de surfactantes. A injeção de espuma no poço de injeção de vapor, ou seja, a injeção de agente espumante resistente a altas temperaturas e gás não condensável, é um dos métodos de modulação comumente utilizados.

Os agentes espumantes comumente utilizados são alquilbenzenossulfonatos, α-olefinassulfonatos, sulfonatos de petróleo, éteres de alquil álcool polioxietileno sulfohidrocarbilados e éteres de alquil fenóis polioxietileno sulfohidrocarbilados, etc. Como os surfactantes fluorados possuem alta atividade superficial e são estáveis a ácidos, álcalis, oxigênio, calor e óleo, eles são agentes espumantes ideais para altas temperaturas. Para que o óleo disperso passe facilmente pela estrutura da garganta dos poros da formação, ou para que o óleo na superfície da formação seja facilmente expelido, é necessário o uso de um surfactante denominado agente difusor de filme. O mais utilizado é o agente de atividade superficial de polímero de resina fenólica oxialquilada.

​

1. Surfactantes para mineração de petróleo bruto ceroso

A exploração de petróleo bruto ceroso requer prevenção e remoção frequentes de cera. Os surfactantes atuam como inibidores e removedores de cera. Existem surfactantes solúveis em óleo e surfactantes solúveis em água usados para anticera. O primeiro desempenha um papel anticera, alterando as propriedades da superfície do cristal de cera. Os surfactantes solúveis em óleo comumente usados são sulfonatos de petróleo e surfactantes de amina. Os surfactantes solúveis em água desempenham um papel anticera, alterando as propriedades das superfícies formadas por cera (como oleodutos, hastes de bombeamento e superfícies de equipamentos). Os surfactantes disponíveis incluem sulfonatos de alquila de sódio, sais de amônio quaternário, éteres de polioxietileno de alcano, éteres de polioxietileno de hidrocarbonetos aromáticos e seus sais de sódio sulfonato, etc. Os surfactantes usados para remoção de cera também são divididos em dois aspectos. Surfactantes solúveis em óleo são usados para removedores de cera à base de óleo e surfactantes solúveis em água do tipo sulfonato, tipo sal de amônio quaternário, tipo poliéter, tipo Tween, tipo OP, tipo plano à base de sulfato ou sulfoalquilado e tipo OP.surfactantes são usados em removedores de cera à base de água. Nos últimos anos, removedores de cera nacionais e estrangeiros foram combinados organicamente, e removedores de cera à base de óleo e removedores de cera à base de água foram combinados organicamente para produzir removedores de cera híbridos. Este removedor de cera usa hidrocarbonetos aromáticos e hidrocarbonetos aromáticos mistos como fase oleosa e usa um emulsificante com efeito de limpeza de cera como fase aquosa. Quando o emulsificante selecionado é um surfactante não iônico com um ponto de turvação apropriado, a temperatura abaixo da seção de enceramento do poço de petróleo pode atingir ou exceder seu ponto de turvação, de modo que o removedor de cera misto possa A emulsificação é quebrada antes de entrar na seção de formação de cera, e dois agentes de limpeza de cera são separados, que desempenham simultaneamente o papel de limpeza de cera.

3. Surfactantesusado para estabilizar argila

A estabilização da argila é dividida em dois aspectos: prevenção da expansão dos minerais de argila e prevenção da migração das partículas de minerais de argila. Surfactantes catiônicos, como sais de amina, sais de amônio quaternário, sais de piridínio e sais de imidazolina, podem ser usados para prevenir o intumescimento da argila. Surfactantes catiônicos não iônicos contendo flúor estão disponíveis para prevenir a migração das partículas de minerais de argila.

4. Surfactantesusado em medidas de acidificação

Para melhorar o efeito de acidificação, uma variedade de aditivos é geralmente adicionada à solução ácida. Qualquer surfactante compatível com a solução ácida e facilmente adsorvido pela formação pode ser usado como retardante de acidificação. Tais como cloridrato de amina graxa, sal de amônio quaternário, sal de piridina em surfactantes catiônicos e polioxietilenoalcanos sulfonados, carboximetilados, com sal de éster de fosfato ou sal de éster de sulfato em surfactantes anfotéricos à base de éter fenólico, etc. Alguns surfactantes, como o ácido dodecil sulfônico e seus sais de alquilamina, podem emulsionar líquidos ácidos em óleo para produzir uma emulsão ácido-em-óleo. Esta emulsão pode ser usada como um líquido industrial acidificado e também desempenha um papel retardante.

Alguns surfactantes podem ser usados como antiemulsificantes para acidificar líquidos. Surfactantes com estruturas ramificadas, como o éter de polioxietileno polioxipropileno propilenoglicol e o polioxietileno polioxipropileno pentaetileno hexaamina, podem ser usados como antiemulsificantes acidificantes.

Alguns surfactantes podem ser usados como auxiliares de drenagem com deficiência de ácido. Surfactantes que podem ser usados como auxiliares de drenagem incluem sais de amina, sais de amônio quaternário, sais de piridínio, surfactantes não iônicos, anfotéricos e fluorados.

Alguns surfactantes podem ser usados como agentes anti-lodo acidificantes, como surfactantes solúveis em óleo, como alquilfenóis, ácidos graxos, ácidos alquilbenzenossulfônicos, sais de amônio quaternário, etc. Como eles têm baixa solubilidade em ácido, surfactantes não iônicos podem ser usados para dispersá-los na solução ácida.

Para melhorar o efeito de acidificação, é necessário adicionar um agente de reversão de umectação à solução ácida para reverter a molhabilidade da zona próxima ao poço de lipofílica para hidrofílica. Misturas de éteres de polioxietileno, polioxipropileno, álcoois alquílicos e éteres de polioxietileno, polioxipropileno, álcoois alquílicos com sal de fosfato são adsorvidas pela formação, formando a terceira camada de adsorção, que desempenha um papel na umectação e reversão.

Além disso, existem alguns surfactantes, como cloridrato de amina graxa, sal de amônio quaternário ou surfactantes não iônicos-aniônicos, que são usados como agentes espumantes para produzir fluidos de trabalho ácidos para espuma, a fim de retardar a corrosão e a acidificação profunda. Espumas são produzidas a partir deles e usadas como pré-fluido para acidificação. Após serem injetados na formação, a solução ácida é injetada. O efeito Jamin produzido pelas bolhas na espuma pode desviar o líquido ácido, forçando-o a dissolver principalmente a camada de baixa permeabilidade, melhorando assim o efeito de acidificação.

5. Surfactantes utilizados em medidas de fraturamento

Medidas de fraturamento são frequentemente utilizadas em campos petrolíferos de baixa permeabilidade. Elas utilizam pressão para abrir a formação e formar fraturas, e utilizam agentes de sustentação para suportar as fraturas, reduzindo a resistência ao fluxo de fluidos e aumentando a produção e a concentração de fluidos. Alguns fluidos de fraturamento são formulados com surfactantes como um dos ingredientes.

Os fluidos de fraturamento óleo-em-água são formulados com água, óleo e emulsificantes. Os emulsificantes utilizados são surfactantes iônicos, não iônicos e anfotéricos. Se água espessada for usada como fase externa e óleo como fase interna, um fluido de fraturamento óleo-em-água espessado (emulsão polimérica) pode ser preparado. Este fluido de fraturamento pode ser usado em temperaturas abaixo de 160 °C e pode quebrar emulsões e drenar fluidos automaticamente.

O fluido de fraturamento de espuma é um fluido de fraturamento que utiliza água como meio de dispersão e gás como fase dispersa. Seus principais componentes são água, gás e agente espumante. Sulfonatos de alquila, benzenossulfonatos de alquila, sais de ésteres de sulfato de alquila, sais de amônio quaternário e surfactantes de polipropileno (OP) podem ser utilizados como agentes espumantes. A concentração de agente espumante em água é geralmente de 0,5 a 2%, e a razão entre o volume da fase gasosa e o volume da espuma está na faixa de 0,5 a 0,9.

Fluido de fraturamento à base de óleo é um fluido de fraturamento formulado com óleo como solvente ou meio de dispersão. O óleo mais comumente utilizado no local é o petróleo bruto ou sua fração pesada. Para melhorar suas propriedades de viscosidade e temperatura, é necessário adicionar sulfonato de petróleo solúvel em óleo (peso molecular 300-750). Fluidos de fraturamento à base de óleo também incluem fluidos de fraturamento água-em-óleo e fluidos de fraturamento de espuma de óleo. Os emulsificantes utilizados nos primeiros são surfactantes aniônicos solúveis em óleo, surfactantes catiônicos e surfactantes não iônicos, enquanto os estabilizadores de espuma utilizados nos últimos são surfactantes poliméricos contendo flúor.

O fluido de fraturamento de formações sensíveis à água utiliza uma mistura de álcool (como etilenoglicol) e óleo (como querosene) como meio de dispersão, dióxido de carbono líquido como fase dispersa e éter de polioxietileno alquil álcool com sal de sulfato como emulsificante. Ou emulsão ou espuma formulada com agente espumante para fraturar formações sensíveis à água.

O fluido de fraturamento utilizado para fraturamento e acidificação é tanto um fluido de fraturamento quanto um fluido acidificante. É utilizado em formações carbonáticas, e as duas medidas são realizadas simultaneamente. Relacionadas aos surfactantes estão a espuma ácida e a emulsão ácida. A primeira utiliza sulfonato de alquila ou benzeno sulfonato de alquila como agente espumante, e a segunda utiliza um surfactante de sulfonato como emulsificante. Assim como os fluidos acidificantes, os fluidos de fraturamento também utilizam surfactantes como antiemulsificantes, auxiliares de drenagem e agentes de reversão de umectação, os quais não serão discutidos aqui.

6. Use surfactantes para controle de perfil e medidas de bloqueio de água

Para melhorar o efeito de desenvolvimento da injeção de água e suprimir o aumento da taxa de umidade do petróleo bruto, é necessário ajustar o perfil de absorção de água nos poços de injeção de água e aumentar a produção por meio do bloqueio da água nos poços de produção. Alguns métodos de controle de perfil e bloqueio de água frequentemente utilizam certos surfactantes.

O agente de controle de perfil de gel HPC/SDS é composto de hidroxipropilcelulose (HPC) e dodecil sulfato de sódio (SDS) em água doce.

Alquilsulfonato de sódio e cloreto de alquiltrimetilamônio são dissolvidos em água, respectivamente, para preparar dois líquidos de trabalho, que são injetados na formação um após o outro. Os dois líquidos de trabalho interagem na formação para produzir alquiltrimetilamina. O sulfito precipita e bloqueia a camada de alta permeabilidade.

Éteres de alquilfenol de polioxietileno, sulfonatos de alquilarila, etc. podem ser usados como agentes espumantes, dissolvidos em água para preparar um fluido de trabalho e, em seguida, injetados na formação alternadamente com fluido de trabalho de dióxido de carbono líquido, apenas na formação (principalmente alta A camada permeável) forma espuma, produz bloqueio e desempenha um papel no controle do perfil.

Utilizando um surfactante de amônio quaternário como agente espumante, dissolvido em um sol de ácido silícico composto de sulfato de amônio e vidro de água, injetado na formação e, em seguida, injetando gás não condensável (gás natural ou cloro), uma forma líquida pode ser gerada inicialmente na formação. A espuma na camada intermediária de dispersão, seguida pela gelificação do sol de ácido silícico, produz uma espuma com sólido como meio de dispersão, que desempenha a função de tamponar a camada de alta permeabilidade e controlar o perfil.

Utilizando surfactantes de sulfonato como agentes espumantes e compostos poliméricos como estabilizadores espessantes de espuma, e posteriormente injetando gás ou substâncias geradoras de gás, uma espuma à base de água é gerada no solo ou na formação. Essa espuma é surfactante na camada de óleo. Uma grande quantidade do agente se move para a interface óleo-água, causando a destruição da espuma, de modo que não bloqueia a camada de óleo. É um agente seletivo e bloqueador de água em poços de petróleo.

O agente bloqueador de água para cimento à base de óleo é uma suspensão de cimento em óleo. A superfície do cimento é hidrofílica. Ao penetrar na camada produtora de água, a água desloca a interação entre o poço de petróleo e o cimento na superfície do cimento, fazendo com que o cimento solidifique e bloqueie a camada produtora de água. Para melhorar a fluidez desse agente bloqueador, geralmente são adicionados surfactantes carboxilatos e sulfonatos.

O agente bloqueador de água micelar líquido solúvel à base de água é uma solução micelar composta principalmente de sulfonato de amônio de petróleo, hidrocarbonetos e álcoois. Contém alto teor de água salgada na formação e torna-se viscoso para obter o efeito bloqueador de água.

Solução surfactante catiônica à base de água ou óleo, agente bloqueador de água, baseada em carboxilato de alquila e sais de cloreto de alquilamônio, sendo adequada somente para formações de arenito.

O agente bloqueador de água ativo para óleo pesado é um tipo de óleo pesado dissolvido em um emulsificante de água em óleo. Ele produz uma emulsão de água em óleo altamente viscosa após a desidratação da formação para atingir o objetivo de bloquear a água.

O agente bloqueador de água óleo em água é preparado pela emulsificação de óleo pesado em água usando um surfactante catiônico como um emulsificante óleo em água.

7. Use surfactantes para medidas de controle de areia

Antes das operações de controle de areia, uma certa quantidade de água ativada preparada com surfactantes precisa ser injetada como pré-fluido para pré-limpar a formação e melhorar o efeito de controle de areia. Atualmente, os surfactantes mais comumente utilizados são os aniônicos.

8. Surfactante para desidratação de petróleo bruto

Nas etapas de recuperação primária e secundária de petróleo, desemulsificantes do tipo água em óleo são frequentemente utilizados para o petróleo bruto extraído. Três gerações de produtos foram desenvolvidas. A primeira geração inclui carboxilato, sulfato e sulfonato. A segunda geração inclui surfactantes não iônicos de baixo peso molecular, como óleo de rícino polimérico (OP), óleo de pingpingjia e óleo de rícino sulfonado. A terceira geração inclui surfactantes não iônicos poliméricos.

Nos estágios finais da recuperação secundária e terciária de petróleo, o petróleo bruto produzido existe principalmente na forma de emulsão óleo-em-água. Existem quatro tipos de desemulsificantes utilizados, como cloreto de tetradeciltrimetiloxiamônio e cloreto de didecildimetilamônio. Eles podem reagir com emulsificantes aniônicos para alterar seu valor de equilíbrio hidrofílico em óleo, ou adsorver na superfície de partículas de argila molhadas em água, alterando sua molhabilidade e destruindo emulsões óleo-em-água. Além disso, alguns surfactantes aniônicos e surfactantes não iônicos solúveis em óleo que podem ser usados como emulsificantes água-em-óleo também podem ser usados como desemulsificantes para emulsões óleo-em-água.

1. Surfactantes para tratamento de água

Após a separação do fluido de produção do poço de petróleo do petróleo bruto, a água produzida precisa ser tratada para atender aos requisitos de reinjeção. O tratamento de água atende a seis finalidades: inibição de corrosão, prevenção de incrustações, esterilização, remoção de oxigênio, remoção de óleo e remoção de matéria sólida em suspensão. Portanto, é necessário o uso de inibidores de corrosão, agentes antiincrustantes, bactericidas, sequestrantes de oxigênio, desengordurantes e floculantes, entre outros. Os seguintes aspectos envolvem surfactantes industriais:

Surfactantes industriais usados como inibidores de corrosão incluem sais de ácido alquil sulfônico, ácido alquil benzeno sulfônico, ácido perfluoroalquil sulfônico, sais de alquilamina linear, sais de amônio quaternário e sais de alquilpiridina, sais de imidazolina e seus derivados, éteres de álcool alquílico de polioxietileno, álcool dialquil propargílico de polioxietileno, amina de resina de polioxietileno, polioxietileno estearilamina e éteres de álcool alquílico de polioxietileno, sulfonato de alquila, vários sais internos de amônio quaternário, sais internos de di(polioxietileno)alquila e seus derivados.

Os surfactantes utilizados como agentes antiincrustantes incluem sais de éster de fosfato, sais de éster de sulfato, acetatos, carboxilatos e seus compostos de polioxietileno. A estabilidade térmica dos sais de éster de sulfonato e carboxilato é significativamente superior à dos sais de éster de fosfato e éster de sulfato.

Surfactantes industriais usados em fungicidas incluem sais de alquilamina linear, sais de amônio quaternário, sais de alquilpiridínio, sais de imidazolina e seus derivados, vários sais de amônio quaternário, di(polioxi)vinil)alquil e sais internos de seus derivados.

Os surfactantes industriais usados em desengordurantes são principalmente surfactantes com estruturas ramificadas e grupos ditiocarboxilato de sódio.

10. Surfactante para inundação química de óleo

A recuperação primária e secundária de petróleo pode recuperar de 25% a 50% do petróleo bruto subterrâneo, mas ainda há muito petróleo bruto que permanece no subsolo e não pode ser recuperado. A recuperação terciária de petróleo pode melhorar a recuperação de petróleo bruto. A recuperação terciária de petróleo utiliza principalmente o método de inundação química, ou seja, a adição de agentes químicos à água injetada para melhorar a eficiência da inundação. Entre os produtos químicos utilizados, alguns são surfactantes industriais. Uma breve introdução a eles é a seguinte:

O método de inundação química de óleo usando surfactante como agente principal é chamado de inundação de surfactante. Os surfactantes desempenham um papel principal na melhoria da recuperação de óleo, reduzindo a tensão interfacial óleo-água e aumentando o número de capilares. Como a superfície da formação de arenito é carregada negativamente, os surfactantes utilizados são principalmente surfactantes aniônicos, e a maioria deles são surfactantes sulfonados. É feito usando um agente sulfonante (como trióxido de enxofre) para sulfonar frações de petróleo com alto teor de hidrocarbonetos aromáticos e, em seguida, neutralizá-los com álcali. Suas especificações: substância ativa 50%-80%, óleo mineral 5%-30%, água 2%-20%, sulfato de sódio 1%-6%. O sulfonato de petróleo não é resistente à temperatura, sal ou íons metálicos de alto preço. Sulfonatos sintéticos são preparados a partir de hidrocarbonetos correspondentes usando métodos sintéticos correspondentes. Entre eles, o sulfonato de α-olefina é particularmente resistente a sal e íons metálicos de alta valência. Outros surfactantes aniônicos-não iônicos e surfactantes carboxilatos também podem ser usados para deslocamento de óleo. O deslocamento de óleo surfactante requer dois tipos de aditivos: um é co-surfactante, como isobutanol, éter butílico de dietilenoglicol, ureia, sulfolano, sulfonato de alquenileno benzeno, etc., e o outro é dielétrico, incluindo sais ácidos e alcalinos, principalmente sais, que podem reduzir a hidrofilicidade do surfactante e aumentar relativamente a lipofilicidade, e também alterar o valor do equilíbrio hidrofílico-lipofílico do agente ativo. A fim de reduzir a perda de surfactante e melhorar os efeitos econômicos, a inundação de surfactante também usa produtos químicos chamados agentes de sacrifício. Substâncias que podem ser usadas como agentes de sacrifício incluem substâncias alcalinas e ácidos policarboxílicos e seus sais. Oligômeros e polímeros também podem ser usados como agentes de sacrifício. Lignosulfonatos e suas modificações são agentes de sacrifício.

O método de deslocamento de óleo que utiliza dois ou mais agentes químicos principais de deslocamento de óleo é chamado de inundação composta. Este método de deslocamento de óleo relacionado a surfactantes inclui: inundação de surfactante e surfactante espessado com polímero; inundação de surfactante enriquecido com álcali com álcali + surfactante ou inundação alcalina enriquecida com surfactante; inundação composta baseada em elementos com álcali + surfactante + polímero. A inundação composta geralmente tem fatores de recuperação mais altos do que uma única unidade. De acordo com a análise atual das tendências de desenvolvimento no país e no exterior, a inundação composta ternária tem maiores vantagens do que a inundação composta binária. Os surfactantes usados na inundação composta ternária são principalmente sulfonatos de petróleo, geralmente também usados em combinação com ácido sulfúrico, ácido fosfórico e carboxilatos de éteres de álcool alquílico de polioxietileno e sais de sódio de alquilsulfonato de álcool alquílico de polioxietileno, etc. para melhorar sua tolerância a sais. Recentemente, tanto no país quanto no exterior, a pesquisa e o uso de biossurfactantes, como ramnolipídeos, caldo de fermentação de soforolipídeos, etc., bem como carboxilatos mistos naturais e lignina alcalina, subproduto da fabricação de papel, têm sido muito importantes, com excelentes resultados em testes de campo e em ambientes internos. Apresentam bom efeito de deslocamento de óleo.