Применениеповерхностно-активные веществав добыче нефти
1. Поверхностно-активные вещества, используемые при добыче тяжелой нефти
Из-за высокой вязкости и плохой текучести тяжелой нефти, это создает много трудностей для добычи. Для того, чтобы извлечь эти тяжелые нефти, иногда необходимо закачать водный раствор поверхностно-активного вещества в скважину, чтобы преобразовать высоковязкую тяжелую нефть в маловязкую эмульсию масла в воде и извлечь ее на поверхность. Поверхностно-активные вещества, используемые в этом методе эмульгирования тяжелой нефти и снижения вязкости, включают алкилсульфонат натрия, полиоксиэтиленалкиловый эфир спирта, полиоксиэтиленалкилфеноловый эфир, полиоксиэтиленполиоксипропиленполиенполиамин, натриевую соль сульфата эфира винилалкилового спирта полиоксиэтилена и т. д. Полученную эмульсию масла в воде необходимо отделить от воды и использовать некоторые промышленные поверхностно-активные вещества в качестве деэмульгаторов для дегидратации. Эти деэмульгаторы являются эмульгаторами вода в масле. Обычно используются катионные поверхностно-активные вещества или нафтеновые кислоты, асфальтоновые кислоты и их соли многовалентных металлов.
Специальная тяжёлая нефть не может быть добыта традиционными насосными установками и требует закачки пара для термического воздействия. Для повышения эффективности термического воздействия необходимо использовать поверхностно-активные вещества (ПАВ). Одним из распространённых методов модуляции является закачка пены в паронагнетательную скважину, то есть закачка высокотемпературного пенообразователя и неконденсирующегося газа.
Обычно используемыми пенообразователями являются алкилбензолсульфонаты, α-олефинсульфонаты, нефтяные сульфонаты, сульфогидрокарбилированные полиоксиэтиленалкиловые спиртовые эфиры и сульфогидрокарбилированные полиоксиэтиленалкилфеноловые эфиры и т.д. Благодаря высокой поверхностной активности и устойчивости к кислотам, щелочам, кислороду, теплу и нефти, фторированные поверхностно-активные вещества являются идеальными высокотемпературными пенообразователями. Для того чтобы диспергированная нефть легко проходила через поровую структуру пласта или чтобы нефть с поверхности пласта была легко вытеснена, необходимо использовать поверхностно-активное вещество, называемое пленкообразующим агентом. Обычно используется поверхностно-активный агент на основе оксиалкилированной фенольной смолы.
- Поверхностно-активные вещества для добычи парафинистой сырой нефти
Добыча парафинистой сырой нефти требует частой профилактики и удаления парафина. Поверхностно-активные вещества действуют как ингибиторы парафина и как удалители парафина. Существуют маслорастворимые и водорастворимые поверхностно-активные вещества, используемые для борьбы с парафином. Первые играют антипарафиновую роль, изменяя свойства поверхности кристаллов парафина. Обычно используемые маслорастворимые поверхностно-активные вещества - это нефтяные сульфонаты и аминные поверхностно-активные вещества. Водорастворимые поверхностно-активные вещества играют антипарафиновую роль, изменяя свойства поверхностей, образованных парафином (таких как нефтяные трубы, насосные штанги и поверхности оборудования). Доступные поверхностно-активные вещества включают алкилсульфонаты натрия, четвертичные аммониевые соли, алкановые полиоксиэтиленовые эфиры, ароматические углеводородные полиоксиэтиленовые эфиры и их сульфонатные натриевые соли и т. д. Поверхностно-активные вещества, используемые для удаления парафина, также делятся на два вида. Маслорастворимые поверхностно-активные вещества используются для удаления воска на масляной основе, а водорастворимые поверхностно-активные вещества типа сульфоната, четвертичного аммония, полиэфира, типа Tween, поверхностно-активные вещества типа OP, поверхностно-активные вещества на основе сульфатов или сульфоалкилированных плоских веществ и поверхностно-активных веществ типа OP.поверхностно-активное веществоs используются в средствах для удаления воска на водной основе. В последние годы отечественные и зарубежные средства для удаления воска были органично объединены, а средства для удаления воска на масляной и водной основе органически объединены для получения гибридных средств для удаления воска. В этом средстве для удаления воска в качестве масляной фазы используются ароматические углеводороды и смешанные ароматические углеводороды, а в качестве водной фазы используется эмульгатор с эффектом очистки от воска. Если выбранный эмульгатор представляет собой неионогенное поверхностно-активное вещество с подходящей температурой помутнения, температура ниже секции парафинизации нефтяной скважины может достигать или превышать ее температуру помутнения, так что смешанное средство для удаления воска может Эмульгирование разрушается перед поступлением в секцию образования воска, и два агента для очистки от воска разделяются, которые одновременно выполняют функцию очистки от воска.
3. Поверхностно-активные веществаиспользуется для стабилизации глины
Стабилизация глины подразделяется на два аспекта: предотвращение расширения глинистых минералов и предотвращение миграции частиц глинистых минералов. Катионные поверхностно-активные вещества, такие как соли аминов, четвертичных аммониевых солей, солей пиридиния и имидазолина, могут использоваться для предотвращения разбухания глины. Для предотвращения миграции частиц глинистых минералов используются фторсодержащие неионогенные катионные поверхностно-активные вещества.
4. Поверхностно-активные веществаиспользуется в мерах по подкислению
Для улучшения эффекта подкисления в кислотный раствор обычно добавляют различные добавки. В качестве замедлителя подкисления может быть использовано любое поверхностно-активное вещество, совместимое с кислотным раствором и легко адсорбируемое пластом. Например, гидрохлорид жирного амина, четвертичная аммониевая соль, пиридиновая соль в катионных поверхностно-активных веществах, а также сульфированные, карбоксиметилированные, фосфатные или сульфатные эфиры, полиоксиэтиленалканы в амфотерных поверхностно-активных веществах на основе фенола и т.д. Некоторые поверхностно-активные вещества, такие как додецилсульфоновая кислота и её алкиламинные соли, могут эмульгировать кислотную жидкость в масле, образуя эмульсию типа «кислота в масле». Эта эмульсия может использоваться в качестве подкисленной промышленной жидкости и также играть роль замедлителя.
Некоторые поверхностно-активные вещества могут использоваться в качестве антиэмульгаторов для подкисляющих жидкостей. Поверхностно-активные вещества с разветвлённой структурой, такие как полиоксиэтиленполиоксипропиленпропиленгликолевый эфир и полиоксиэтиленполиоксипропиленпентаэтиленгексаамин, могут использоваться в качестве антиэмульгаторов для подкисляющих жидкостей.
Некоторые поверхностно-активные вещества могут использоваться в качестве средств для дренажа при дефиците кислот. К ним относятся поверхностно-активные вещества на основе солей аминов, четвертичных аммониевых солей, солей пиридиния, а также неионогенные, амфотерные и фторсодержащие поверхностно-активные вещества.
Некоторые поверхностно-активные вещества могут использоваться в качестве подкисляющих агентов, препятствующих образованию шлама, например, маслорастворимые поверхностно-активные вещества, такие как алкилфенолы, жирные кислоты, алкилбензолсульфокислоты, четвертичные аммониевые соли и т. д. Поскольку они плохо растворяются в кислотах, для их диспергирования в кислотном растворе можно использовать неионогенные поверхностно-активные вещества.
Для улучшения эффекта подкисления в кислотный раствор необходимо добавить агент, восстанавливающий смачиваемость, чтобы изменить смачиваемость призабойной зоны пласта с липофильной на гидрофильную. Смеси эфиров полиоксиэтилена и полиоксипропилена, алкиловых спиртов и фосфатных солей эфиров полиоксиэтилена и полиоксипропилена, адсорбируются пластом, образуя третий адсорбционный слой, который играет роль в смачивании и восстановлении смачиваемости.
Кроме того, существуют некоторые поверхностно-активные вещества, такие как гидрохлорид жирного амина, четвертичная аммониевая соль или неионогенное анионное поверхностно-активное вещество, которые используются в качестве пенообразователей для получения пены, рабочей жидкости для кислотной обработки, с целью замедления коррозии и глубокого закисления, или же из них изготавливают пену и используют в качестве предварительной жидкости для закисления. После закачки в пласт закачивают кислотный раствор. Эффект Жамена, создаваемый пузырьками в пене, может отводить кислотную жидкость, заставляя её преимущественно растворять низкопроницаемые слои, тем самым улучшая эффект закисления.
5. Поверхностно-активные вещества, используемые при гидроразрыве пласта
Методы гидроразрыва пласта (ГРП) часто применяются на низкопроницаемых нефтяных месторождениях. Они используют давление для раскрытия пласта и образования трещин, а также проппант для их поддержки, что снижает сопротивление потоку жидкости и способствует повышению добычи и внимания к пласту. Некоторые жидкости гидроразрыва содержат поверхностно-активные вещества (ПАВ) в качестве одного из ингредиентов.
Жидкости гидроразрыва типа «нефть в воде» изготавливаются на основе воды, нефти и эмульгаторов. В качестве эмульгаторов используются ионные, неионогенные и амфотерные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Использование загущенной воды в качестве внешней фазы и нефти в качестве внутренней позволяет получить загущенную жидкость гидроразрыва типа «нефть в воде» (полимерную эмульсию). Эта жидкость может применяться при температурах ниже 160°C и обеспечивает автоматическое разрушение эмульсий и дренирование флюидов.
Пенная жидкость для гидроразрыва пласта (ПГР) – это жидкость для гидроразрыва пласта, в которой в качестве дисперсионной среды используется вода, а в качестве дисперсной фазы – газ. Её основными компонентами являются вода, газ и пенообразователь. В качестве пенообразователей могут использоваться алкилсульфонаты, алкилбензолсульфонаты, соли алкилсульфатных эфиров, четвертичные аммониевые соли и поверхностно-активные вещества (ПАВ) на основе фосфатов (ОП). Концентрация пенообразователя в воде обычно составляет 0,5–2%, а соотношение объёма газовой фазы к объёму пены находится в диапазоне 0,5–0,9.
Жидкость гидроразрыва на нефтяной основе – это жидкость, в состав которой в качестве растворителя или дисперсионной среды входит нефть. В качестве нефти на месторождении чаще всего используется сырая нефть или её тяжёлые фракции. Для улучшения вязкостно-температурных свойств в неё добавляют маслорастворимый нефтяной сульфонат (молекулярная масса 300-750). К жидкостям гидроразрыва на нефтяной основе также относятся жидкости типа «вода в нефти» и пенные жидкости гидроразрыва на нефтяной основе. В качестве эмульгаторов в первых используются маслорастворимые анионные, катионные и неионогенные поверхностно-активные вещества, а в качестве стабилизаторов пены – фторсодержащие полимерные поверхностно-активные вещества.
Жидкость для гидроразрыва пласта, чувствительного к воде, использует смесь спирта (например, этиленгликоля) и масла (например, керосина) в качестве дисперсионной среды, жидкую углекислоту в качестве дисперсной фазы и сульфатно-солевой эфир полиоксиэтиленалкилового спирта в качестве эмульгатора. Также может использоваться эмульсия или пена с пенообразующим агентом для гидроразрыва пласта, чувствительного к воде.
Жидкость гидроразрыва, используемая для гидроразрыва и подкисления, является одновременно и жидкостью гидроразрыва, и подкисляющей жидкостью. Она используется в карбонатных пластах, и эти два процесса проводятся одновременно. К поверхностно-активным веществам относятся кислотная пена и кислотная эмульсия. В первой в качестве пенообразователя используется алкилсульфонат или алкилбензолсульфонат, а во второй — сульфонатное поверхностно-активное вещество в качестве эмульгатора. Как и в подкисляющих жидкостях, в жидкостях гидроразрыва также используются поверхностно-активные вещества в качестве антиэмульгаторов, агентов дренирования и агентов, восстанавливающих смачивание, которые здесь не рассматриваются.
6. Используйте поверхностно-активные вещества для контроля профиля и предотвращения водопоглощения.
Для повышения эффективности разработки пласта закачкой воды и подавления темпов роста обводненности сырой нефти необходимо корректировать профиль водопоглощения на нагнетательных скважинах и увеличивать добычу за счёт блокировки водопоглощения на добывающих скважинах. Некоторые методы контроля профиля и блокировки водопоглощения часто используют поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Средство для контроля профиля геля HPC/SDS состоит из гидроксипропилцеллюлозы (HPC) и додецилсульфата натрия (SDS) в пресной воде.
Алкилсульфонат натрия и алкилтриметиламмоний хлорид растворяются в воде соответственно для приготовления двух рабочих жидкостей, которые последовательно закачиваются в пласт. В пласте рабочие жидкости взаимодействуют друг с другом, образуя алкилтриметиламин. Сульфит выпадает в осадок и блокирует высокопроницаемый пласт.
В качестве пенообразующих агентов могут использоваться полиоксиэтиленалкилфенольные эфиры, алкиларилсульфонаты и т.п., которые растворяются в воде для приготовления рабочей жидкости, а затем закачиваются в пласт попеременно с рабочей жидкостью на основе жидкого диоксида углерода. В пласте (в основном в высокопроницаемом слое) образуется пена, которая закупоривает пласт и играет роль в регулировании профиля.
Используя четвертичное аммониевое поверхностно-активное вещество (ПАВ) в качестве пенообразователя, растворенное в золе кремниевой кислоты, состоящем из сульфата аммония и жидкого стекла, и закачиваемое в пласт, а затем закачивая неконденсирующийся газ (природный газ или хлор), можно сначала получить в пласте жидкую форму. Пена в дисперсионном слое, а затем гелеобразование золя кремниевой кислоты приводит к образованию пены с твёрдым веществом в качестве дисперсионной среды, которая закупоривает высокопроницаемый слой и контролирует профиль.
Используя сульфонатные поверхностно-активные вещества в качестве пенообразователей и полимерные соединения в качестве загустителей и стабилизаторов пены, а затем закачивая газ или газогенерирующие вещества, получают пену на водной основе на поверхности или в пласте. Эта пена обладает поверхностно-активными свойствами в нефтяном пласте. Значительное количество пены перемещается к границе раздела нефть-вода, вызывая разрушение пены, поэтому она не блокирует нефтяной пласт. Это селективный агент, блокирующий водопритоки в нефтяных скважинах.
Водоблокирующий состав на основе цемента на масляной основе представляет собой суспензию цемента в масле. Поверхность цемента гидрофильна. При попадании в водоносный пласт вода вытесняет взаимодействие между нефтяной скважиной и цементом на поверхности цемента, вызывая затвердевание цемента и блокирование водоносного пласта. Для улучшения текучести в состав тампонирующего состава обычно добавляют карбоксилатные и сульфонатные поверхностно-активные вещества.
Мицеллярный водорастворимый водоблокирующий агент на водной основе представляет собой мицеллярный раствор, состоящий в основном из сульфоната аммония нефтяного происхождения, углеводородов и спиртов. Он содержит высокосолёную пластовую воду и становится вязким, обеспечивая водоблокирующий эффект.
Водоблокирующий агент на основе раствора катионного поверхностно-активного вещества на водной или масляной основе изготовлен на основе активных веществ алкилкарбоксилата и соли алкиламмония хлорида и подходит только для пластов песчаника.
Активный водоблокирующий агент для тяжёлой нефти представляет собой разновидность тяжёлой нефти, растворённую в эмульгаторе типа «вода в нефти». После осушения пласта он образует высоковязкую водонефтяную эмульсию, необходимую для блокировки водопритока.
Средство, блокирующее водопритоки типа «масло в воде», готовят путем эмульгирования тяжелой нефти в воде с использованием катионного поверхностно-активного вещества в качестве эмульгатора типа «масло в воде».
7. Используйте поверхностно-активные вещества для борьбы с песком.
Перед проведением работ по борьбе с пескопроявлением необходимо закачать в пласт определённое количество активированной воды, приготовленной с добавлением поверхностно-активных веществ, в качестве предварительной жидкости для предварительной очистки пласта и повышения эффективности борьбы с пескопроявлением. В настоящее время наиболее часто используемыми поверхностно-активными веществами являются анионные поверхностно-активные вещества.
8. Поверхностно-активное вещество для обезвоживания сырой нефти
На этапах первичной и вторичной добычи нефти часто применяются деэмульгаторы типа «вода в нефти» для добываемой сырой нефти. Разработаны три поколения таких продуктов. Первое поколение – карбоксилатные, сульфатные и сульфонатные. Второе поколение – низкомолекулярные неионогенные поверхностно-активные вещества, такие как ОП, пинпинцзя и сульфированное касторовое масло. Третье поколение – полимерные неионогенные поверхностно-активные вещества.
На поздних стадиях вторичной и третичной нефтедобычи добываемая сырая нефть в основном существует в виде эмульсии типа «масло в воде». Используются четыре типа деэмульгаторов, такие как тетрадецилтриметилоксиаммония хлорид и дидецилдиметиламмония хлорид. Они могут реагировать с анионными эмульгаторами, изменяя их гидрофильный баланс, или адсорбироваться на поверхности глинистых частиц, смачиваемых водой, изменяя их смачиваемость и разрушая эмульсии типа «масло в воде». Кроме того, некоторые анионные поверхностно-активные вещества и маслорастворимые неионогенные поверхностно-активные вещества, которые могут использоваться в качестве эмульгаторов для эмульсий типа «масло в воде», также могут использоваться в качестве деэмульгаторов для эмульсий типа «масло в воде».
- Поверхностно-активные вещества для очистки воды
После отделения добываемой нефтяной жидкости от сырой нефти, пластовую воду необходимо очистить для соответствия требованиям обратной закачки. Очистка воды преследует шесть целей: ингибирование коррозии, предотвращение образования накипи, стерилизация, удаление кислорода, удаление нефти и удаление твердых взвешенных веществ. Поэтому необходимо использовать ингибиторы коррозии, антинакипные средства, бактерициды, поглотители кислорода, обезжириватели и флокулянты и т.д. Промышленные поверхностно-активные вещества (ПАВ) применяются в следующих областях:
Промышленные поверхностно-активные вещества, используемые в качестве ингибиторов коррозии, включают соли алкилсульфоновой кислоты, алкилбензолсульфоновой кислоты, перфторалкилсульфоновой кислоты, соли линейных алкиламинов, соли четвертичного аммония и соли алкилпиридина. , соли имидазолина и его производных, эфиры полиоксиэтиленалкиловых спиртов, полиоксиэтилендиалкилпропаргиловый спирт, полиоксиэтиленамин канифоли, полиоксиэтиленстеариламин и эфиры полиоксиэтиленалкиловых спиртов Алкилсульфонат, различные внутренние соли четвертичного аммония, внутренние соли ди(полиоксиэтилен)алкила и их производные.
Поверхностно-активные вещества, используемые в качестве противообрастающих агентов, включают соли фосфатных и сульфатных эфиров, ацетаты, карбоксилаты и их полиоксиэтиленовые соединения. Термическая стабильность солей сульфонатных и карбоксилатных эфиров значительно выше, чем у солей фосфатных и сульфатных эфиров.
Промышленные поверхностно-активные вещества, используемые в фунгицидах, включают соли линейных алкиламинов, четвертичные аммониевые соли, алкилпиридиниевые соли, соли имидазолина и его производных, различные четвертичные аммониевые соли, ди(полиокси)винил)алкил и внутренние соли его производных.
Промышленные поверхностно-активные вещества, используемые в обезжиривателях, в основном представляют собой поверхностно-активные вещества с разветвленной структурой и группами дитиокарбоксилата натрия.
10. Поверхностно-активное вещество для химического заводнения нефти
Первичные и вторичные методы нефтедобычи позволяют извлечь от 25% до 50% подземной сырой нефти, но большое количество нефти всё ещё остаётся под землёй и не может быть извлечено. Третичные методы нефтедобычи могут повысить нефтеотдачу. Третичные методы нефтедобычи в основном используют метод химического заводнения, то есть добавления химических реагентов в закачиваемую воду для повышения эффективности заводнения. Среди используемых химикатов есть промышленные поверхностно-активные вещества. Краткое описание приведено ниже:
Метод химического заводнения нефти с использованием поверхностно-активных веществ в качестве основного агента называется заводнением поверхностно-активными веществами. Поверхностно-активные вещества в основном играют роль в повышении нефтеотдачи за счет снижения поверхностного натяжения на границе раздела нефть-вода и увеличения количества капилляров. Поскольку поверхность песчаника заряжена отрицательно, используемые поверхностно-активные вещества являются в основном анионными поверхностно-активными веществами, и большинство из них являются сульфонатными поверхностно-активными веществами. Он производится путем использования сульфирующего агента (например, триоксида серы) для сульфирования нефтяных фракций с высоким содержанием ароматических углеводородов с последующей нейтрализацией их щелочью. Его характеристики: активное вещество 50%-80%, минеральное масло 5%-30%, вода 2%-20%, сульфат натрия 1%-6%. Нефтяной сульфонат не устойчив к температуре, соли или дорогостоящим ионам металлов. Синтетические сульфонаты получают из соответствующих углеводородов с использованием соответствующих синтетических методов. Среди них α-олефинсульфонат особенно устойчив к соли и ионам металлов высокой валентности. Другие анионно-неионогенные поверхностно-активные вещества и карбоксилатные поверхностно-активные вещества также могут быть использованы для вытеснения нефти. Вытеснение нефти поверхностно-активными веществами требует двух видов добавок: один - это со-ПАВ, такой как изобутанол, диэтиленгликольбутиловый эфир, мочевина, сульфолан, алкениленбензолсульфонат и т. д., а другой - диэлектрик, включая соли кислот и щелочей, в основном соли, которые могут снизить гидрофильность поверхностно-активного вещества и относительно увеличить липофильность, а также изменить значение гидрофильно-липофильного баланса активного вещества. Чтобы уменьшить потери поверхностно-активного вещества и улучшить экономические эффекты, при заводнении поверхностно-активными веществами также используют химические вещества, называемые жертвенными агентами. Вещества, которые могут быть использованы в качестве жертвенных агентов, включают щелочные вещества и поликарбоновые кислоты и их соли. В качестве жертвенных агентов могут быть использованы также олигомеры и полимеры. Лигносульфонаты и их модификации являются жертвенными агентами.
Метод вытеснения нефти с использованием двух или более основных агентов химического вытеснения нефти называется композитным заводнением. Этот метод вытеснения нефти, связанный с поверхностно-активными веществами, включает: заводнение поверхностно-активными веществами и загущенными полимерами поверхностно-активными веществами; заводнение поверхностно-активными веществами с усилением щелочности щелочью + поверхностно-активным веществом или заводнение щелочью с усилением поверхностно-активными веществами; композитное заводнение на основе элементов щелочью + поверхностно-активным веществом + полимером. Композитное заводнение, как правило, имеет более высокие коэффициенты извлечения, чем одиночное заводнение. Согласно текущему анализу тенденций развития в стране и за рубежом, тройное заводнение составом имеет более высокие преимущества, чем заводнение бинарными составами. Поверхностно-активные вещества, используемые в тройном композитном заводнении, в основном представляют собой нефтяные сульфонаты, обычно также используемые в сочетании с серной кислотой, фосфорной кислотой и карбоксилатами эфиров полиоксиэтиленалкиловых спиртов, а также солями натрия алкилсульфоната полиоксиэтиленалкиловых спиртов и т. д. для улучшения его солеустойчивости. В последнее время как в стране, так и за рубежом большое внимание уделяется исследованию и применению биосурфактантов, таких как рамнолипиды, софоролипидный ферментационный бульон и т.д., а также природных смешанных карбоксилатов и щелочного лигнина – побочного продукта бумажного производства, и т.д., что позволило добиться отличных результатов в полевых и лабораторных испытаниях. Они демонстрируют хороший нефтевытесняющий эффект.
Время публикации: 26 декабря 2023 г.