Каковы области применения поверхностно-активных веществ в нефтедобывающей отрасли?

Согласно классификации нефтепромысловых химикатов, поверхностно-активные вещества для нефтедобычи можно разделить по областям применения на буровые поверхностно-активные вещества, производственные поверхностно-активные вещества, поверхностно-активные вещества для повышения нефтеотдачи, поверхностно-активные вещества для сбора/транспортировки нефти и газа, а также поверхностно-активные вещества для водоподготовки.

 

Буровые поверхностно-активные вещества​

 

Среди поверхностно-активных веществ, используемых в нефтедобыче, наибольший объем потребления приходится на буровые поверхностно-активные вещества (включая добавки к буровым растворам и цементирующим добавкам) — примерно 60% от общего объема использования поверхностно-активных веществ в нефтедобыче. Поверхностно-активные вещества, используемые в добыче нефти, хотя и относительно меньшие по объему, являются более технологически совершенными и составляют около одной трети от общего объема. Эти две категории имеют важное значение в применении поверхностно-активных веществ в нефтедобыче.

В Китае исследования сосредоточены на двух основных направлениях: максимальном использовании традиционного сырья и разработке новых синтетических полимеров (включая мономеры). На международном уровне исследования добавок к буровым растворам более специализированы, с акцентом на синтетические полимеры, содержащие сульфокислотные группы, в качестве основы для различных продуктов — тенденция, которая, вероятно, определит будущие разработки. Прорывы достигнуты в области понижающих вязкость, агентов контроля потерь жидкости и смазочных материалов. В частности, в последние годы полимерные спиртовые поверхностно-активные вещества с эффектом точки помутнения получили широкое распространение на отечественных нефтедобывающих месторождениях, сформировав ряд полимерных спиртовых систем для буровых растворов. Кроме того, буровые растворы на основе метилглюкозида и глицерина продемонстрировали многообещающие результаты применения в полевых условиях, что еще больше стимулирует развитие буровых поверхностно-активных веществ. В настоящее время в Китае представлено 18 категорий добавок к буровым растворам, насчитывающих более тысячи наименований, с годовым потреблением, приближающимся к 300 000 тонн.

 

Производственные поверхностно-активные вещества​

 

По сравнению с поверхностно-активными веществами для бурения, поверхностно-активные вещества для добычи нефти и газа представлены меньшим разнообразием и меньшим количеством, особенно те, которые используются при кислотной обработке и гидроразрыве пласта. В области поверхностно-активных веществ для гидроразрыва пласта исследования гелеобразующих агентов в основном сосредоточены на модифицированных природных растительных камедях и целлюлозе, а также на синтетических полимерах, таких как полиакриламид. В последние годы международный прогресс в области поверхностно-активных веществ для кислотных жидкостей замедлился, и акцент в исследованиях и разработках сместился в сторонуингибиторы коррозииДля кислотной обработки. Эти ингибиторы обычно разрабатываются путем модификации или смешивания существующих сырьевых материалов с общей целью обеспечения низкой или нетоксичной активности, а также растворимости в масле/воде или диспергируемости в воде. Распространены ингибиторы на основе аминов, четвертичных аммониевых соединений и смесей алкиновых спиртов, в то время как использование ингибиторов на основе альдегидов сократилось из-за опасений по поводу токсичности. Другие инновации включают комплексы додецилбензолсульфоновой кислоты с низкомолекулярными аминами (например, этиламин, пропиламин, первичные амины C8–18, олеиновый диэтаноламид) и эмульгаторы типа «кислота в масле». В Китае исследования поверхностно-активных веществ для жидкостей, используемых при гидроразрыве пласта и кислотной обработке, отстают, и прогресс за пределами ингибиторов коррозии ограничен. Среди доступных продуктов преобладают соединения на основе аминов (первичные, вторичные, третичные или четвертичные амиды и их смеси), за которыми следуют производные имидазолина как еще один важный класс органических ингибиторов коррозии.

 

Поверхностно-активные вещества для сбора и транспортировки нефти и газа​

 

Исследования и разработки поверхностно-активных веществ для сбора и транспортировки нефти и газа в Китае начались в 1960-х годах. Сегодня существует 14 категорий, включающих сотни продуктов. Наибольшим спросом пользуются деэмульгаторы для сырой нефти, годовой объем производства составляет около 20 000 тонн. Китай разработал деэмульгаторы, адаптированные для различных нефтяных месторождений, многие из которых соответствуют международным стандартам 1990-х годов. Однако ассортимент депрессантов температуры застывания, улучшителей текучести, понижающих вязкость веществ и средств для удаления/предотвращения образования воска остается ограниченным, в основном это смешанные продукты. Различные требования к свойствам сырой нефти создают проблемы и повышают потребность в разработке новых продуктов.

 

Поверхностно-активные вещества для очистки воды на нефтепромыслах​

 

Химические реагенты для водоподготовки являются критически важной категорией в нефтедобыче, их ежегодное потребление превышает 60 000 тонн, из которых около 40% составляют поверхностно-активные вещества. Несмотря на значительный спрос, исследования в области поверхностно-активных веществ для водоподготовки в Китае недостаточны, и ассортимент продукции остается неполным. Большинство продуктов адаптированы из промышленных систем водоподготовки, но из-за сложности нефтепромысловой воды их применимость часто невелика, иногда они не дают ожидаемых результатов. На международном уровне наиболее активным направлением исследований в области поверхностно-активных веществ для водоподготовки является разработка флокулянтов, в результате чего появляется множество продуктов, хотя лишь немногие из них специально разработаны для очистки нефтепромысловых сточных вод.