Aplicareasurfactanțiîn producția de zăcăminte petroliere
1. Agenți tensioactivi utilizați pentru extracția petrolului greu
Datorită vâscozității ridicate și fluidității slabe a țițeiului greu, acesta aduce numeroase dificultăți în minerit. Pentru a extrage aceste țițeiuri grele, uneori este necesar să se injecteze o soluție apoasă de surfactant în groapa de sondă pentru a converti țițeiul greu cu vâscozitate ridicată într-o emulsie ulei-în-apă cu vâscozitate scăzută și a o extrage la suprafață. Agenții tensioactivi utilizați în această metodă de emulsionare și reducere a vâscozității țițeiului greu includ alchilsulfonat de sodiu, eter de alcool alchilic polioxietilenic, eter de alchil fenol polioxietilenic, polioxietilen polioxipropilen polien poliamină, sare de sodiu sulfat de alcool alchilic polioxietilen vinil etc. Emulsia ulei-în-apă produsă necesită separarea apei și utilizarea unor surfactanți industriali ca demulgatori pentru deshidratare. Acești demulgatori sunt emulgatori apă-în-ulei. Cei mai utilizați sunt surfactanții cationici sau acizii naftenici, acizii asfaltonici și sărurile lor metalice multivalente.
Țițeiul greu special nu poate fi extras de unitățile de pompare convenționale și necesită injecție de abur pentru recuperarea termică. Pentru a îmbunătăți efectul de recuperare termică, trebuie utilizați surfactanți. Injectarea spumei în sonda de injecție a aburului, adică injectarea agentului de spumare rezistent la temperaturi ridicate și a gazului necondensabil, este una dintre metodele de modulare utilizate în mod obișnuit.
Agenții de spumare utilizați în mod obișnuit sunt alchilbenzensulfonații, α-olefinsulfonații, sulfonații de petrol, eterii alcoolului alchilic polioxietilenic sulfohidrocarbilați și eterii fenolului alchilic polioxietilenic sulfohidrocarbilați etc. Deoarece agenții tensioactivi fluorurați au o activitate de suprafață ridicată și sunt stabili la acizi, alcali, oxigen, căldură și ulei, aceștia sunt agenți de spumare ideali la temperaturi ridicate. Pentru a face ca uleiul dispersat să treacă ușor prin structura gâtului porilor formațiunii sau pentru a face ca uleiul de la suprafața formațiunii să fie ușor de eliminat, este necesar să se utilizeze un surfactant numit agent de difuzie a peliculei. Cel utilizat în mod obișnuit este agentul de activitate de suprafață al polimerului de rășină fenolică oxialchilată.
- Agenți tensioactivi pentru extracția țițeiului ceros
Exploatarea țițeiului ceros necesită prevenirea și îndepărtarea frecventă a cerii. Agenții tensioactivi acționează ca inhibitori și agenți de îndepărtare a cerii. Există surfactanți solubili în ulei și surfactanți solubili în apă utilizați pentru îndepărtarea cerii. Primii joacă un rol anti-ceară prin modificarea proprietăților suprafeței cristaline de ceară. Surfactanții solubili în ulei utilizați în mod obișnuit sunt sulfonații de petrol și surfactanții aminici. Surfactanții solubili în apă joacă un rol anti-ceară prin modificarea proprietăților suprafețelor formate din ceară (cum ar fi conductele de petrol, prăjinile de pompare și suprafețele echipamentelor). Surfactanții disponibili includ alchil sulfonați de sodiu, săruri cuaternare de amoniu, eteri de alcan polioxietilenă, eteri de hidrocarburi aromatice polioxietilenă și sărurile lor de sodiu sulfonat etc. Surfactanții utilizați pentru îndepărtarea cerii sunt, de asemenea, împărțiți în două aspecte. Surfactanții solubili în ulei sunt utilizați pentru îndepărtarea cerii pe bază de ulei și sunt de tip sulfonat solubil în apă, de tip sare cuaternară de amoniu, de tip polieter, de tip Tween, surfactanți de tip OP, surfactanți pe bază de sulfat sau sulfo-alchilați de tip plat și de tip OP.surfactantÎn ultimii ani, agenții de îndepărtare a cerii din industria petrolieră sunt utilizați în agenții de îndepărtare a cerii pe bază de apă. În ultimii ani, agenții de îndepărtare a cerii din industria petrolieră autohtoni și străini au fost combinați organic, iar agenții de îndepărtare a cerii pe bază de ulei și pe bază de apă au fost combinați organic pentru a produce agenți de îndepărtare a cerii hibrizi. Acest agent de îndepărtare a cerii utilizează hidrocarburi aromatice și hidrocarburi aromatice mixte ca fază uleioasă și utilizează un emulgator cu efect de curățare a cerii ca fază apoasă. Când emulgatorul selectat este un surfactant neionic cu un punct de tulburare adecvat, temperatura sub secțiunea de ceară a sondei de petrol poate atinge sau depăși punctul său de tulburare, astfel încât agentul de îndepărtare a cerii mixte poate... Emulgarea este ruptă înainte de a intra în secțiunea de formare a cerii și se separă doi agenți de curățare a cerii, care joacă simultan rolul de curățare a cerii.
3. surfactanțifolosit pentru stabilizarea argilei
Stabilizarea argilei este împărțită în două aspecte: prevenirea expansiunii mineralelor argiloase și prevenirea migrării particulelor minerale argiloase. Agenții tensioactivi cationici, cum ar fi sarea de amină, sarea de amoniu cuaternară, sarea de piridiniu și sarea de imidazolină, pot fi utilizați pentru a preveni umflarea argilei. Sunt disponibili agenți tensioactivi cationici neionici care conțin fluor pentru a preveni migrarea particulelor minerale argiloase.
4. surfactanțiutilizat în măsuri de acidificare
Pentru a îmbunătăți efectul de acidificare, în general, se adaugă la soluția acidă o varietate de aditivi. Orice surfactant compatibil cu soluția acidă și ușor adsorbit de către formațiune poate fi utilizat ca agent de retardare a acidificării. De exemplu, clorhidratul de amină grasă, sarea cuaternară de amoniu, sarea de piridină din surfactanții cationici și alcanii polioxietilenici sărați sulfonați, carboximetilați, cu esteri fosfatici sau cu esteri sulfatici în surfactanții amfoteri, cum ar fi eterul fenolic pe bază de acid etc. Unii surfactanți, cum ar fi acidul dodecilsulfonic și sărurile sale de alchilamină, pot emulsiona lichidul acid în ulei pentru a produce o emulsie acid-în-ulei. Această emulsie poate fi utilizată ca lichid industrial acidificat și joacă, de asemenea, un rol de retardare a acidificării.
Unii surfactanți pot fi utilizați ca antiemulgatori pentru acidifierea lichidelor. Surfactanții cu structuri ramificate, cum ar fi eterul de polioxietilenă, polioxipropilen, propilen glicol și polioxietilen, polioxipropilen pentaetilen hexaamină, pot fi utilizați ca antiemulgatori acidifianți.
Unii surfactanți pot fi utilizați ca adjuvanți de drenaj în cazul acțiunilor cu deficit de acid. Printre surfactanții care pot fi utilizați ca adjuvanți de drenaj se numără cei de tip sare de amină, cei de tip sare de amoniu cuaternară, cei de tip sare de piridiniu, cei neionici, cei amfoteri și cei care conțin fluor.
Unii surfactanți pot fi utilizați ca agenți acidifianți anti-nămol, cum ar fi surfactanții solubili în ulei, cum ar fi alchilfenolii, acizii grași, acizii alchilbenzensulfonici, sărurile cuaternare de amoniu etc. Deoarece au o solubilitate acidă slabă, surfactanții neionici pot fi utilizați pentru a-i dispersa în soluția acidă.
Pentru a îmbunătăți efectul de acidificare, este necesar să se adauge în soluția acidă un agent de inversare a umectivității pentru a inversa umectabilitatea zonei din apropierea sondei de la lipofilă la hidrofilă. Amestecurile de eteri de alcool alchilic polioxietilen polioxipropilen și eteri de alcool alchilic polioxietilen polioxipropilen sărați cu fosfat sunt adsorbite de formațiune pentru a forma al treilea strat de adsorbție, care joacă un rol în umectare și inversare.
În plus, există anumiți surfactanți, cum ar fi clorhidratul de amină grasă, sarea cuaternară de amoniu sau surfactantul neionic-anionic, care sunt utilizați ca agenți de spumare pentru a produce fluid de lucru acid spumos pentru a atinge scopul de a încetini coroziunea și acidificarea profundă, sau spumele sunt fabricate din acestea și utilizate ca pre-fluid pentru acidificare. După ce sunt injectate în formațiune, soluția acidă este injectată. Efectul Jamin produs de bulele din spumă poate devia lichidul acid, forțându-l să dizolve în principal stratul cu permeabilitate scăzută, îmbunătățind astfel efectul de acidificare.
5. Agenți tensioactivi utilizați în măsurile de fracturare
Măsurile de fracturare sunt adesea utilizate în câmpurile petroliere cu permeabilitate scăzută. Acestea folosesc presiunea pentru a deschide formațiunea și a forma fracturi și utilizează agent de susținere pentru a susține fracturile, reducând rezistența la curgerea fluidului și atingând scopul de a crește producția și atenția. Unele fluide de fracturare sunt formulate cu surfactanți ca unul dintre ingrediente.
Fluidele de fracturare ulei-în-apă sunt formulate cu apă, ulei și emulgatori. Emulgatorii utilizați sunt surfactanți ionici, neionici și amfoteri. Dacă se utilizează apă îngroșată ca fază externă și ulei ca fază internă, se poate prepara un fluid de fracturare ulei-în-apă îngroșat (emulsie polimerică). Acest fluid de fracturare poate fi utilizat la temperaturi sub 160°C și poate sparge automat emulsiile și drena fluidele.
Fluidul de fracturare cu spumă este un fluid de fracturare care utilizează apa ca mediu de dispersie și gazul ca fază dispersată. Principalele sale componente sunt apa, gazul și agentul de spumare. Alchilsulfonații, alchilbenzensulfonații, sărurile esterice de sulfat de alchil, sărurile cuaternare de amoniu și surfactanții OP pot fi utilizați ca agenți de spumare. Concentrația agentului de spumare în apă este în general de 0,5-2%, iar raportul dintre volumul fazei gazoase și volumul spumei este cuprins între 0,5-0,9.
Fluidul de fracturare pe bază de petrol este un fluid de fracturare formulat cu petrol ca solvent sau mediu de dispersie. Cel mai frecvent utilizat petrol la fața locului este țițeiul sau fracția sa grea. Pentru a-i îmbunătăți vâscozitatea și proprietățile de temperatură, trebuie adăugat sulfonat de petrol solubil în ulei (greutate moleculară 300-750). Fluidele de fracturare pe bază de petrol includ, de asemenea, fluide de fracturare apă-în-ulei și fluide de fracturare spumă de petrol. Emulgatorii utilizați în primele sunt surfactanți anionici solubili în ulei, surfactanți cationici și surfactanți neionici, în timp ce stabilizatorii de spumă utilizați în cele din urmă sunt surfactanți polimerici care conțin fluor.
Fluidul de fracturare a formațiunilor sensibile la apă utilizează un amestec de alcool (cum ar fi etilen glicolul) și ulei (cum ar fi kerosenul) ca mediu de dispersie, dioxid de carbon lichid ca fază dispersată și eter de alcool alchilic polioxietilenic sărat cu sulfat ca emulgator. Sau emulsie sau spumă formulată cu agent de spumare pentru fracturarea formațiunilor sensibile la apă.
Fluidul de fracturare utilizat pentru fracturare și acidificare este atât un fluid de fracturare, cât și un fluid acidifiant. Se utilizează în formațiunile de carbonat, iar cele două măsuri sunt efectuate simultan. Înrudite cu agenții tensioactivi sunt spuma acidă și emulsia acidă. Prima folosește alchil sulfonat sau alchil benzen sulfonat ca agent de spumare, iar cea de-a doua folosește un surfactant sulfonat ca emulgator. La fel ca fluidele acidifiante, fluidele de fracturare utilizează și surfactanți ca antiemulgatori, agenți de drenaj și agenți de inversare a umectării, aspecte care nu vor fi discutate aici.
6. Utilizați surfactanți pentru controlul profilului și măsuri de blocare a apei
Pentru a îmbunătăți efectul de dezvoltare al injecției de apă și a suprima rata de creștere a conținutului de apă din țiței, este necesar să se ajusteze profilul de absorbție a apei în sondele de injecție a apei și să se crească producția prin blocarea apei în sondele de producție. Unele dintre metodele de control al profilului și de blocare a apei utilizează adesea anumiți surfactanți.
Agentul de control al profilului de gel HPC/SDS este compus din hidroxipropilceluloză (HPC) și dodecilsulfat de sodiu (SDS) în apă dulce.
Alchilsulfonatul de sodiu și clorura de alchiltrimetilamoniu sunt dizolvate respectiv în apă pentru a prepara două lichide de lucru, care sunt injectate în formațiune unul după altul. Cele două lichide de lucru interacționează unul cu celălalt în formațiune pentru a produce alchiltrimetilamină. Sulfitul precipită și blochează stratul de înaltă permeabilitate.
Eterii de polioxietilen alchil fenol, sulfonații de alchil aril etc. pot fi utilizați ca agenți de spumare, dizolvați în apă pentru a prepara un fluid de lucru și apoi injectați în formațiune alternativ cu fluid de lucru cu dioxid de carbon lichid, tocmai în formațiune (în principal stratul cu permeabilitate ridicată) formează spumă, produce blocaje și joacă un rol în controlul profilului.
Folosind un surfactant de amoniu cuaternar ca agent de spumare, dizolvat într-o soluție de acid silicic compusă din sulfat de amoniu și sticlă solubilă și injectat în formațiune, și apoi injectând gaz necondensabil (gaz natural sau clor), se poate genera mai întâi o formă lichidă în formațiune. Spuma din stratul intermediar de dispersie, urmată de gelificarea soluției de acid silicic, produce o spumă cu solidul ca mediu de dispersie, care joacă rolul de a astupa stratul de înaltă permeabilitate și de a controla profilul.
Prin utilizarea surfactanților sulfonați ca agenți de spumare și a compușilor polimerici ca stabilizatori de îngroșare a spumei, apoi prin injectarea de gaz sau substanțe generatoare de gaz, se generează o spumă pe bază de apă pe sol sau în formațiune. Această spumă este activă tensioactiv în stratul de petrol. O cantitate mare de agent se deplasează la interfața petrol-apă, provocând distrugerea spumei, astfel încât nu blochează stratul de petrol. Este un agent selectiv de blocare a apei în puțurile de petrol.
Agentul de blocare a apei din ciment pe bază de ulei este o suspensie de ciment în ulei. Suprafața cimentului este hidrofilă. Când intră în stratul producător de apă, apa deplasează interacțiunea dintre sonda de petrol și cimentul de pe suprafața cimentului, provocând solidificarea cimentului și blocarea stratului producător de apă. Pentru a îmbunătăți fluiditatea acestui agent de blocare, se adaugă de obicei surfactanți carboxilați și sulfonați.
Agentul micelar solubil în lichid pe bază de apă, care blochează apa, este o soluție micelară compusă în principal din sulfonat de amoniu din petrol, hidrocarburi și alcooli. Conține apă sărată în formare și devine vâscoasă pentru a obține efectul de blocare a apei.
Agentul de blocare a apei în soluție de surfactant cationic pe bază de apă sau ulei se bazează pe agenți activi de tip carboxilat de alchil și clorură de alchilamoniu și este potrivit numai pentru formațiuni de gresie.
Agentul activ de blocare a apei din ulei greu este un tip de ulei greu dizolvat cu un emulgator apă-în-ulei. După deshidratarea formațiunii, acesta produce o emulsie apă-în-ulei cu vâscozitate ridicată pentru a atinge scopul de a bloca apa.
Agentul de blocare a apei ulei-în-apă se prepară prin emulsionarea uleiului greu în apă folosind un surfactant cationic ca emulgator ulei-în-apă.
7. Utilizați surfactanți pentru măsurile de control al nisipului
Înainte de operațiunile de control al nisipului, o anumită cantitate de apă activată preparată cu surfactanți trebuie injectată ca pre-fluid pentru a pre-curăța formațiunea și a îmbunătăți efectul de control al nisipului. În prezent, cei mai utilizați surfactanți sunt surfactanții anionici.
8. Agent tensioactiv pentru deshidratarea țițeiului
În etapele primare și secundare de recuperare a petrolului, pentru țițeiul extras se utilizează adesea demulgatori de tip apă-în-ulei. Au fost dezvoltate trei generații de produse. Prima generație este carboxilatul, sulfatul și sulfonatul. A doua generație este formată din surfactanți neionici cu greutate moleculară mică, cum ar fi OP, Pingpingjia și uleiul de ricin sulfonat. A treia generație este surfactantul neionic polimeric.
În etapele ulterioare ale recuperării secundare și terțiare a petrolului, țițeiul produs există în mare parte sub formă de emulsie ulei-în-apă. Există patru tipuri de demulgatori utilizați, cum ar fi clorura de tetradeciltrimetiloxiamoniu și clorura de didecildimetilamoniu. Aceștia pot reacționa cu emulgatorii anionici pentru a le modifica valoarea echilibrului hidrofil de ulei sau pot fi adsorbiți pe suprafața particulelor de argilă umezite cu apă, modificându-le umectabilitatea și distrugând emulsiile ulei-în-apă. În plus, unii surfactanți anionici și surfactanți neionici solubili în ulei care pot fi utilizați ca emulgatori apă-în-ulei pot fi, de asemenea, utilizați ca demulgatori pentru emulsiile ulei-în-apă.
- Surfactanți pentru tratarea apei
După ce fluidul de producție din sonda de petrol este separat de țiței, apa produsă trebuie tratată pentru a îndeplini cerințele de reinjecție. Există șase scopuri ale tratării apei, și anume inhibarea coroziunii, prevenirea depunerilor de calcar, sterilizarea, îndepărtarea oxigenului, îndepărtarea petrolului și îndepărtarea materiei solide în suspensie. Prin urmare, este necesar să se utilizeze inhibitori de coroziune, agenți anti-depunere, bactericide, agenți de eliminare a oxigenului, degresanți și floculanți etc. Următoarele aspecte implică surfactanți industriali:
Agenții tensioactivi industriali utilizați ca inhibitori de coroziune includ săruri de acid alchilsulfonic, acid alchilbenzensulfonic, acid perfluoroalchilsulfonic, săruri de alchilamine liniare, săruri de amoniu cuaternare și săruri de alchilpiridină, săruri de imidazolină și derivații acesteia, eteri de alcool polioxietilen alchilic, alcool polioxietilen dialchil propargilic, polioxietilen colofoniu amină, polioxietilen stearilamină și eteri de alcool polioxietilen alchilic, alchilsulfonat, diverse săruri interne de amoniu cuaternare, săruri interne de di(polioxietilen)alchil și derivații acestora.
Agenții tensioactivi utilizați ca agenți antivegetativi includ săruri de esteri fosfatici, săruri de esteri sulfatici, acetați, carboxilați și compușii lor polioxietilenici. Stabilitatea termică a sărurilor de esteri sulfonați și a sărurilor de carboxilat este semnificativ mai bună decât cea a sărurilor de esteri fosfatici și a sărurilor de esteri sulfatici.
Agenții tensioactivi industriali utilizați în fungicide includ săruri de alchilamină liniară, săruri cuaternare de amoniu, săruri de alchilpiridiniu, săruri de imidazolină și derivați ai acesteia, diverse săruri cuaternare de amoniu, di(polioxi)vinil)alchil și săruri interne ale derivaților săi.
Agenții tensioactivi industriali utilizați în degresanți sunt în principal agenți tensioactivi cu structuri ramificate și grupări ditiocarboxilat de sodiu.
10. Agent tensioactiv pentru inundarea chimică cu ulei
Recuperarea primară și secundară a petrolului poate recupera 25%-50% din țițeiul subteran, dar există încă mult țiței care rămâne în subteran și nu poate fi recuperat. Efectuarea recuperării terțiare a petrolului poate îmbunătăți recuperarea țițeiului. Recuperarea terțiară a petrolului utilizează în mare parte metoda inundării chimice, adică adăugarea unor agenți chimici în apa injectată pentru a îmbunătăți eficiența inundării cu apă. Printre substanțele chimice utilizate, unele sunt surfactanți industriali. O scurtă introducere a acestora este următoarea:
Metoda de inundare chimică cu ulei, utilizând surfactant ca agent principal, se numește inundare cu surfactanți. Agenții tensioactivi joacă un rol principal în îmbunătățirea recuperării petrolului prin reducerea tensiunii interfaciale petrol-apă și creșterea numărului de capilare. Deoarece suprafața formațiunii de gresie este încărcată negativ, surfactanții utilizați sunt în principal surfactanți anionici, iar majoritatea sunt surfactanți sulfonați. Aceasta se obține prin utilizarea unui agent de sulfonare (cum ar fi trioxidul de sulf) pentru a sulfona fracțiunile petroliere cu conținut ridicat de hidrocarburi aromatice, apoi neutralizarea acestora cu alcali. Specificațiile sale: substanță activă 50%-80%, ulei mineral 5%-30%, apă 2%-20%, sulfat de sodiu 1%-6%. Sulfonatul de petrol nu este rezistent la temperatură, sare sau ioni metalici cu preț ridicat. Sulfonații sintetici sunt preparați din hidrocarburi corespunzătoare folosind metode sintetice corespunzătoare. Printre aceștia, α-olefin sulfonatul este deosebit de rezistent la sare și ioni metalici cu valență mare. Alți surfactanți anionici-neionici și surfactanți carboxilați pot fi, de asemenea, utilizați pentru înlocuirea petrolului. Înlocuirea uleiului de surfactant necesită două tipuri de aditivi: unul este co-surfactant, cum ar fi izobutanolul, eterul butilic de dietilen glicol, ureea, sulfolanul, alchenilen benzen sulfonatul etc., iar celălalt este dielectric, incluzând săruri acide și alcaline, în principal săruri, care pot reduce hidrofilicitatea surfactantului și pot crește relativ lipofilicitatea, modificând totodată valoarea echilibrului hidrofil-lipofil al agentului activ. Pentru a reduce pierderea de surfactant și a îmbunătăți efectele economice, inundarea cu surfactanți utilizează și substanțe chimice numite agenți de sacrificiu. Substanțele care pot fi utilizate ca agenți de sacrificiu includ substanțe alcaline și acizii policarboxilici și sărurile acestora. Oligomerii și polimerii pot fi, de asemenea, utilizați ca agenți de sacrificiu. Lignosulfonații și modificările acestora sunt agenți de sacrificiu.
Metoda de înlocuire a uleiului care utilizează doi sau mai mulți agenți chimici principali de înlocuire a uleiului se numește inundare compozită. Această metodă de înlocuire a uleiului, legată de surfactanți, include: inundarea cu surfactanți și surfactanți îngroșați cu polimeri; inundarea cu surfactanți ameliorați cu alcali cu alcali + surfactant sau inundarea cu alcali ameliorați cu surfactanți; inundarea compozită pe bază de elemente cu alcali + surfactant + polimer. Inundarea compozită are, în general, factori de recuperare mai mari decât o singură acționare. Conform analizei actuale a tendințelor de dezvoltare din țară și din străinătate, inundarea cu compuși ternari are avantaje mai mari decât inundarea cu compuși binari. Agenții tensioactivi utilizați în inundarea ternară compozită sunt în principal sulfonați de petrol, de obicei utilizați și în combinație cu acid sulfuric, acid fosforic și carboxilați ai eterilor alcoolului alchilic polioxietilen, precum și săruri de sodiu cu alchil sulfonat de alcool alchilic polioxietilen etc. pentru a îmbunătăți toleranța la sare. Recent, atât în țară, cât și în străinătate, s-a acordat o importanță deosebită cercetării și utilizării biosurfactanților, cum ar fi ramnolipidele, bulionul de fermentație soforolipidică etc., precum și carboxilații mixți naturali și lignina alcalină, produs secundar din fabricarea hârtiei etc., obținându-se rezultate excelente în testele pe teren și în interior. Efect bun de înlocuire a uleiului.
Data publicării: 26 decembrie 2023