วิธีการเลือกสารลดแรงตึงผิวสำหรับการสกัดน้ำมันดิบหนักและน้ำมันดิบที่มีแว็กซ์สูง

1. สารลดแรงตึงผิวสำหรับการสกัดน้ำมันหนัก

เนื่องจากน้ำมันหนักมีความหนืดสูงและไหลได้ไม่ดี การนำมาใช้ประโยชน์จึงประสบกับความยากลำบากมากมาย ในการกู้คืนน้ำมันหนักดังกล่าว บางครั้งจึงมีการฉีดสารละลายของสารลดแรงตึงผิวลงไปในหลุมเจาะ กระบวนการนี้จะเปลี่ยนน้ำมันหนักที่มีความหนืดสูงให้กลายเป็นอิมัลชันน้ำมันในน้ำ (O/W) ที่มีความหนืดต่ำ ซึ่งสามารถสูบขึ้นสู่ผิวดินได้ สารลดแรงตึงผิวที่ใช้ในวิธีการทำให้เป็นอิมัลชันและลดความหนืดของน้ำมันหนักนี้ ได้แก่ โซเดียมอัลคิลซัลโฟเนต โพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลแอลกอฮอล์อีเทอร์ โพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลฟีนอลอีเทอร์ โพลีออกซีเอทิลีนโพลีออกซีโพรพิลีนโพลีอีนโพลีเอมีน และโซเดียมโพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลแอลกอฮอล์อีเทอร์ซัลเฟต

อิมัลชันน้ำมันในน้ำที่เกิดขึ้นจำเป็นต้องผ่านกระบวนการกำจัดน้ำเพื่อแยกส่วนประกอบของน้ำออก ซึ่งต้องใช้สารลดแรงตึงผิวทางอุตสาหกรรมบางชนิดเป็นสารแยกอิมัลชัน สารแยกอิมัลชันเหล่านี้เป็นอิมัลชันแบบน้ำในน้ำมัน (W/O) โดยชนิดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ สารลดแรงตึงผิวประจุบวก กรดแนฟเทนิก กรดแอสฟัลเทนิก และเกลือโลหะหลายวาเลนซ์ของสารเหล่านี้

สำหรับน้ำมันดิบหนักชนิดพิเศษที่ไม่สามารถสูบขึ้นมาได้ด้วยเครื่องสูบน้ำแบบทั่วไป จำเป็นต้องใช้การฉีดไอน้ำเพื่อฟื้นฟูความร้อน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการฟื้นฟูความร้อน จำเป็นต้องใช้สารลดแรงตึงผิว การฉีดโฟม—เช่น การฉีดสารก่อโฟมที่ทนต่ออุณหภูมิสูงพร้อมกับก๊าซที่ไม่ควบแน่น—เข้าไปในบ่อฉีดไอน้ำ เป็นหนึ่งในเทคนิคที่นิยมใช้กันทั่วไป สารก่อโฟมที่ใช้บ่อย ได้แก่ อัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต, อัลฟาโอเลฟินซัลโฟเนต, ปิโตรเลียมซัลโฟเนต, ซัลโฟเนตโพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลแอลกอฮอล์อีเทอร์ และซัลโฟเนตโพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลฟีนอลอีเทอร์

เนื่องจากสารลดแรงตึงผิวที่มีฟลูออรีนเป็นองค์ประกอบมีฤทธิ์ทางพื้นผิวสูงและมีความเสถียรต่อกรด ด่าง ออกซิเจน ความร้อน และน้ำมัน จึงถือเป็นสารก่อฟองที่อุณหภูมิสูงที่เหมาะสม นอกจากนี้ เพื่อช่วยให้การกระจายตัวของน้ำมันผ่านช่องว่างในชั้นหินหรือส่งเสริมการแทนที่น้ำมันจากพื้นผิวของชั้นหิน จึงมีการใช้สารลดแรงตึงผิวที่เรียกว่าสารกระจายฟิล์ม โดยชนิดที่ใช้กันทั่วไปคือสารลดแรงตึงผิวพอลิเมอร์เรซินฟีนอลโพลีออกซีอัลคิเลต

2. สารลดแรงตึงผิวสำหรับการกู้คืนน้ำมันดิบที่มีแว็กซ์

ในการกู้คืนน้ำมันดิบที่มีแว็กซ์ จำเป็นต้องดำเนินการป้องกันและกำจัดแว็กซ์อย่างสม่ำเสมอ โดยสารลดแรงตึงผิวทำหน้าที่ทั้งยับยั้งการเกิดแว็กซ์และกำจัดแว็กซ์

สารลดแรงตึงผิวสำหรับป้องกันการเกิดคราบตะกรันแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ สารลดแรงตึงผิวที่ละลายในน้ำมันและสารลดแรงตึงผิวที่ละลายในน้ำ ประเภทแรกออกฤทธิ์ยับยั้งการเกิดคราบตะกรันโดยการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของพื้นผิวผลึกตะกรัน โดยสารลดแรงตึงผิวประเภทปิโตรเลียมซัลโฟเนตและอะมีนเป็นประเภทที่ใช้กันทั่วไป ส่วนสารลดแรงตึงผิวที่ละลายในน้ำทำงานโดยการเปลี่ยนแปลงลักษณะของพื้นผิวที่เกิดคราบตะกรัน (เช่น พื้นผิวของท่อน้ำมัน แท่งดูด และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง) ตัวเลือกที่มีให้เลือก ได้แก่ โซเดียมอัลคิลซัลโฟเนต เกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียม อัลเคนโพลีออกซีเอทิลีนอีเทอร์ อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนโพลีออกซีเอทิลีนอีเทอร์ รวมถึงอนุพันธ์โซเดียมซัลโฟเนตของสารเหล่านี้

สารลดแรงตึงผิวสำหรับกำจัดแว็กซ์ยังแบ่งออกเป็นสองประเภทตามสถานการณ์การใช้งาน สารลดแรงตึงผิวที่ละลายในน้ำมันจะถูกนำมาใช้ในน้ำยาขจัดแว็กซ์ที่มีน้ำมันเป็นส่วนประกอบ ในขณะที่สารลดแรงตึงผิวที่ละลายในน้ำ ซึ่งรวมถึงสารลดแรงตึงผิวประเภทซัลโฟเนต ประเภทเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี ประเภทโพลีอีเทอร์ ประเภททวีน และประเภทโอพี รวมถึงสารลดแรงตึงผิวประเภทเพเรกัลและโอพีที่ผ่านการเอสเทอริไฟด์ด้วยซัลเฟตหรือซัลโฟเนต จะถูกนำมาใช้ในน้ำยาขจัดแว็กซ์ที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทั้งอุตสาหกรรมในประเทศและต่างประเทศได้บูรณาการเทคโนโลยีการกำจัดแว็กซ์เข้ากับเทคโนโลยีการป้องกันแว็กซ์อย่างเป็นระบบ และผสมผสานสารกำจัดแว็กซ์แบบน้ำมันและแบบน้ำเข้าด้วยกันเพื่อพัฒนาสารกำจัดแว็กซ์แบบไฮบริด ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวใช้ไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกและไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกผสมเป็นเฟสน้ำมัน และอิมัลซิไฟเออร์ที่มีคุณสมบัติในการกำจัดแว็กซ์เป็นเฟสน้ำ เมื่อเลือกใช้อิมัลซิไฟเออร์เป็นสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุที่มีจุดขุ่นที่เหมาะสม อุณหภูมิใต้ส่วนที่เกิดการสะสมแว็กซ์ในบ่อน้ำมันสามารถถึงหรือเกินจุดขุ่นได้ ส่งผลให้สารกำจัดแว็กซ์แบบไฮบริดเกิดการแยกตัวเป็นอิมัลชันก่อนเข้าสู่ส่วนที่เกิดการสะสมแว็กซ์ แยกออกเป็นสององค์ประกอบที่ทำงานร่วมกันเพื่อกำจัดแว็กซ์