คุณรู้วิธีเลือกสารลดแรงตึงผิวสำหรับการฟื้นฟูแหล่งน้ำมันหรือไม่?

1. สารลดแรงตึงผิวสำหรับมาตรการการแตกร้าว
มาตรการการแตกหินมักถูกนำมาใช้ในแหล่งน้ำมันที่มีการซึมผ่านต่ำ โดยเกี่ยวข้องกับการใช้แรงดันเพื่อทำให้ชั้นหินแตก เกิดรอยแตก แล้วจึงใช้สารค้ำยัน (proppants) อุดรอยแตกเหล่านั้นเพื่อลดแรงต้านการไหลของของเหลว ซึ่งจะส่งผลให้เพิ่มปริมาณการผลิตและการฉีดของเหลวเข้าไปในชั้นหินได้มากขึ้น ของเหลวที่ใช้ในการแตกหินบางชนิดมีสารลดแรงตึงผิวเป็นส่วนประกอบหนึ่งด้วย

ของเหลวสำหรับกระบวนการแตกหินแบบน้ำมันในน้ำนั้นประกอบด้วยน้ำ น้ำมัน และสารทำให้เกิดอิมัลชัน โดยสารทำให้เกิดอิมัลชันที่ใช้ ได้แก่ สารลดแรงตึงผิวแบบไอออนิก แบบไม่มีไอออนิก และแบบแอมโฟเทอริก หากใช้น้ำที่ทำให้ข้นขึ้นเป็นเฟสภายนอกและน้ำมันเป็นเฟสภายใน จะสามารถเตรียมของเหลวสำหรับกระบวนการแตกหินแบบน้ำมันในน้ำที่มีความหนืดสูง (อิมัลชันพอลิเมอร์) ได้ ของเหลวประเภทนี้สามารถใช้ได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 160°C และสามารถแยกอิมัลชันและระบายของเหลวได้โดยอัตโนมัติ

ของเหลวสำหรับกระบวนการแตกหินด้วยโฟม คือของเหลวที่มีน้ำเป็นตัวกลางในการกระจายตัวและก๊าซเป็นเฟสที่กระจายตัวอยู่ ส่วนประกอบหลักคือ น้ำ ก๊าซ และสารทำให้เกิดฟอง สารที่สามารถใช้เป็นสารทำให้เกิดฟองได้ ได้แก่ อัลคิลซัลโฟเนต อัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต อัลคิลซัลเฟตเอสเทอร์ เกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียม และสารลดแรงตึงผิวชนิด OP โดยทั่วไปความเข้มข้นของสารทำให้เกิดฟองในน้ำจะอยู่ที่ 0.5–2% และอัตราส่วนของปริมาตรเฟสก๊าซต่อปริมาตรโฟมจะอยู่ในช่วง 0.5 ถึง 0.9

ของเหลวสำหรับกระบวนการแตกหินด้วยน้ำมันนั้น ผลิตขึ้นโดยใช้น้ำมันเป็นตัวทำละลายหรือตัวกลางในการกระจายตัว น้ำมันที่ใช้กันทั่วไปในงานนี้คือน้ำมันดิบหรือส่วนประกอบหนักของน้ำมันดิบ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพด้านความหนืดและอุณหภูมิ จำเป็นต้องเติมปิโตรเลียมซัลโฟเนตที่ละลายได้ในน้ำมัน (มีน้ำหนักโมเลกุล 300–750) ของเหลวสำหรับกระบวนการแตกหินด้วยน้ำมันยังรวมถึงของเหลวสำหรับกระบวนการแตกหินด้วยน้ำมันแบบน้ำในน้ำมัน และของเหลวสำหรับกระบวนการแตกหินด้วยน้ำมันแบบโฟม โดยแบบแรกใช้สารลดแรงตึงผิวประจุลบ สารลดแรงตึงผิวประจุบวก และสารลดแรงตึงผิวที่ไม่มีประจุที่ละลายได้ในน้ำมันเป็นอิมัลซิไฟเออร์ ในขณะที่แบบหลังใช้สารลดแรงตึงผิวพอลิเมอร์ที่มีฟลูออรีนเป็นส่วนประกอบเป็นสารทำให้โฟมคงตัว

ของเหลวที่ใช้ในการแตกหินในชั้นหินที่ไวต่อความชื้นนั้นเป็นอิมัลชันหรือโฟมที่ผลิตขึ้นโดยใช้ส่วนผสมของแอลกอฮอล์ (เช่น เอทิลีนไกลคอล) และน้ำมัน (เช่น น้ำมันก๊าด) เป็นตัวกลางในการกระจายตัว คาร์บอนไดออกไซด์เหลวเป็นเฟสที่กระจายตัว และโพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลแอลกอฮอล์อีเทอร์ที่ผ่านการเอสเทอริไฟด์ด้วยซัลเฟตเป็นสารทำให้เกิดอิมัลชันหรือสารทำให้เกิดฟอง ซึ่งใช้สำหรับการแตกหินในชั้นหินที่ไวต่อความชื้น

ของเหลวที่ใช้ในการแตกหินด้วยกรดนั้นทำหน้าที่ทั้งเป็นของเหลวแตกหินและของเหลวปรับสภาพด้วยกรด โดยใช้ในชั้นหินคาร์บอเนตที่ดำเนินการทั้งสองขั้นตอนพร้อมกัน ส่วนของเหลวที่เกี่ยวข้องกับสารลดแรงตึงผิว ได้แก่ กรดโฟมและกรดอิมัลชัน โดยกรดโฟมใช้แอลคิลซัลโฟเนตหรือแอลคิลเบนซีนซัลโฟเนตเป็นสารทำให้เกิดฟอง ในขณะที่กรดอิมัลชันใช้สารลดแรงตึงผิวประเภทซัลโฟเนตเป็นสารทำให้เกิดอิมัลชัน

เช่นเดียวกับของเหลวที่ใช้ในการปรับสภาพด้วยกรด ของเหลวที่ใช้ในการแตกหินก็ใช้สารลดแรงตึงผิวเป็นสารแยกอิมัลชัน สารเติมแต่งเพื่อทำความสะอาด และสารปรับเปลี่ยนความเปียก ซึ่งจะไม่กล่าวถึงในรายละเอียดในที่นี้

2. สารลดแรงตึงผิวสำหรับควบคุมลักษณะพื้นผิวและป้องกันการอุดตันของน้ำ

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการพัฒนาการอัดฉีดน้ำและยับยั้งอัตราการเพิ่มขึ้นของปริมาณน้ำในน้ำมันดิบ จำเป็นต้องปรับโปรไฟล์การดูดซับน้ำในบ่อฉีดและใช้มาตรการอุดน้ำในบ่อผลิตเพื่อเพิ่มผลผลิต วิธีการควบคุมโปรไฟล์และการอุดน้ำเหล่านี้บางวิธีมักใช้สารลดแรงตึงผิวบางชนิด สารควบคุมโปรไฟล์แบบเจล HPC/SDS เตรียมได้จากการผสมไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส (HPC) และโซเดียมโดเดซิลซัลเฟต (SDS) ในน้ำจืด โซเดียมอัลคิลซัลโฟเนตและอัลคิลไตรเมทิลแอมโมเนียมคลอไรด์ถูกละลายในน้ำเพื่อเตรียมของเหลวใช้งานสองชนิด ซึ่งจะถูกฉีดเข้าไปในชั้นหินอย่างต่อเนื่อง ของเหลวใช้งานทั้งสองชนิดจะมาบรรจบกันในชั้นหิน ทำให้เกิดตะกอนอัลคิลซัลไฟต์ของอัลคิลไตรเมทิลอะมีน ซึ่งจะปิดกั้นชั้นที่มีการซึมผ่านสูง โพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลฟีนอลอีเทอร์ อัลคิลแอริลซัลโฟเนต เป็นต้น สามารถใช้เป็นสารทำให้เกิดฟองได้ สารเหล่านี้จะถูกละลายในน้ำเพื่อเตรียมของเหลวใช้งาน จากนั้นจะถูกฉีดเข้าไปในชั้นหินสลับกับของเหลวคาร์บอนไดออกไซด์ กระบวนการนี้จะทำให้เกิดโฟมในชั้นหิน (ส่วนใหญ่ในชั้นที่มีการซึมผ่านสูง) ทำให้เกิดการอุดตันและควบคุมการไหลของหินได้ อีกวิธีหนึ่งคือ การใช้สารลดแรงตึงผิวชนิดเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารีเป็นสารก่อโฟม โดยละลายในสารละลายกรดซิลิซิกที่เตรียมจากแอมโมเนียมซัลเฟตและน้ำแก้ว แล้วฉีดเข้าไปในชั้นหิน ตามด้วยการฉีดก๊าซที่ไม่ควบแน่น (ก๊าซธรรมชาติหรือก๊าซคลอรีน) ขั้นตอนแรกจะทำให้เกิดโฟมโดยมีของเหลวเป็นตัวกลางในการกระจายตัวในชั้นหิน จากนั้นสารละลายกรดซิลิซิกจะแข็งตัวเป็นเจล ทำให้เกิดโฟมโดยมีของแข็งเป็นตัวกลางในการกระจายตัว ซึ่งจะปิดกั้นชั้นที่มีการซึมผ่านสูงและควบคุมการไหลของหินได้ อีกวิธีหนึ่งคือ การใช้สารลดแรงตึงผิวชนิดซัลโฟเนตเป็นสารก่อโฟมและสารประกอบโมเลกุลสูงเป็นสารเพิ่มความหนืดและสารทำให้โฟมคงตัว จากนั้นฉีดก๊าซหรือสารก่อก๊าซเข้าไป จะทำให้เกิดโฟมที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบบนพื้นผิวหรือในชั้นหิน ในชั้นน้ำมัน สารลดแรงตึงผิวจำนวนมากจะเคลื่อนตัวไปยังส่วนติดต่อระหว่างน้ำมันกับน้ำ ทำให้ฟองสลายตัว จึงไม่ปิดกั้นชั้นน้ำมัน และเป็นสารอุดน้ำในบ่อน้ำมันแบบเลือกเฉพาะ สารอุดน้ำซีเมนต์แบบใช้น้ำมันเป็นสารแขวนลอยของซีเมนต์ในน้ำมัน พื้นผิวของซีเมนต์มีคุณสมบัติชอบน้ำ เมื่อเข้าสู่ชั้นน้ำ น้ำจะแทนที่น้ำมันบนพื้นผิวซีเมนต์และทำปฏิกิริยากับซีเมนต์ ทำให้ซีเมนต์แข็งตัวและปิดกั้นชั้นน้ำ เพื่อเพิ่มความลื่นไหลของสารอุดนี้ มักมีการเติมสารลดแรงตึงผิวชนิดคาร์บอกซิเลตและซัลโฟเนต สารอุดน้ำไมเซลล์แบบใช้น้ำเป็นสารละลายไมเซลล์ที่ประกอบด้วยแอมโมเนียมปิโตรเลียมซัลโฟเนต ไฮโดรคาร์บอน แอลกอฮอล์ ฯลฯ เป็นหลัก เมื่อพบกับน้ำที่มีความเค็มสูงในชั้นหิน สารละลายนี้จะมีความหนืดสูงขึ้นเพื่อให้เกิดผลในการอุดน้ำ สารอุดรูพรุนชนิดสารละลายประจุบวกที่ใช้ตัวทำละลายเป็นน้ำหรือน้ำมัน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารลดแรงตึงผิวประเภทอัลคิลคาร์บอกซิเลตและอัลคิลแอมโมเนียมคลอไรด์ เหมาะสำหรับชั้นหินทรายเท่านั้น ส่วนสารอุดรูพรุนชนิดน้ำมันหนักที่ละลายในน้ำนั้น เป็นน้ำมันหนักที่ละลายด้วยอิมัลซิไฟเออร์แบบน้ำในน้ำมัน เมื่อสัมผัสกับน้ำในชั้นหิน จะเกิดเป็นอิมัลชันน้ำในน้ำมันที่มีความหนืดสูง ทำให้เกิดการอุดรูพรุนด้วยน้ำ สารอุดรูพรุนชนิดน้ำมันในน้ำเตรียมได้จากการอิมัลซิไฟเออร์น้ำมันหนักในน้ำโดยใช้สารลดแรงตึงผิวประจุบวกเป็นอิมัลซิไฟเออร์แบบน้ำมันในน้ำ