สารลดแรงตึงผิวมีประโยชน์อย่างไรในอุตสาหกรรมน้ำมัน?

ตามวิธีการจำแนกประเภทสารเคมีในแหล่งน้ำมัน สารลดแรงตึงผิวที่ใช้ในแหล่งน้ำมันสามารถแบ่งตามการใช้งานได้เป็น สารลดแรงตึงผิวสำหรับการขุดเจาะ สารลดแรงตึงผิวสำหรับการผลิต สารลดแรงตึงผิวสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมัน สารลดแรงตึงผิวสำหรับการรวบรวม/ขนส่งน้ำมันและก๊าซ และสารลดแรงตึงผิวสำหรับการบำบัดน้ำ

 

สารลดแรงตึงผิวสำหรับการเจาะ

 

ในบรรดาสารลดแรงตึงผิวในอุตสาหกรรมน้ำมัน สารลดแรงตึงผิวที่ใช้ในการเจาะ (รวมถึงสารเติมแต่งในของเหลวสำหรับการเจาะและสารเติมแต่งในการอัดซีเมนต์) มีปริมาณการใช้มากที่สุด คิดเป็นประมาณ 60% ของการใช้สารลดแรงตึงผิวทั้งหมดในอุตสาษกรรมน้ำมัน ส่วนสารลดแรงตึงผิวที่ใช้ในการผลิต แม้จะมีปริมาณน้อยกว่า แต่มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากกว่า คิดเป็นประมาณหนึ่งในสามของทั้งหมด สารลดแรงตึงผิวทั้งสองประเภทนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานในอุตสาหกรรมน้ำมัน

ในประเทศจีน การวิจัยมุ่งเน้นไปที่สองด้านหลัก ได้แก่ การใช้ประโยชน์จากวัตถุดิบดั้งเดิมให้ได้มากที่สุด และการพัฒนาโพลิเมอร์สังเคราะห์ชนิดใหม่ (รวมถึงโมโนเมอร์) ในระดับนานาชาติ การวิจัยสารเติมแต่งในน้ำมันเจาะมีความเฉพาะทางมากขึ้น โดยเน้นที่โพลิเมอร์สังเคราะห์ที่มีหมู่กรดซัลโฟนิกเป็นพื้นฐานสำหรับผลิตภัณฑ์ต่างๆ ซึ่งเป็นแนวโน้มที่น่าจะกำหนดทิศทางการพัฒนาในอนาคต มีการค้นพบที่สำคัญในด้านสารลดความหนืด สารควบคุมการสูญเสียของเหลว และสารหล่อลื่น ที่น่าสังเกตคือ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สารลดแรงตึงผิวแอลกอฮอล์โพลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติจุดเมฆ (cloud point effect) ได้รับการนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแหล่งน้ำมันภายในประเทศ ทำให้เกิดระบบน้ำมันเจาะแอลกอฮอล์โพลิเมอร์หลายชนิด นอกจากนี้ น้ำมันเจาะที่ใช้เมทิลกลูโคไซด์และกลีเซอรีนเป็นส่วนประกอบยังแสดงให้เห็นผลลัพธ์การใช้งานภาคสนามที่น่าสนใจ ซึ่งผลักดันการพัฒนาสารลดแรงตึงผิวในน้ำมันเจาะต่อไป ปัจจุบัน สารเติมแต่งในน้ำมันเจาะของจีนครอบคลุม 18 ประเภท มีมากกว่าหนึ่งพันชนิด โดยมีปริมาณการบริโภคต่อปีเกือบ 300,000 ตัน

 

การผลิตสารลดแรงตึงผิว

 

เมื่อเปรียบเทียบกับสารลดแรงตึงผิวที่ใช้ในการขุดเจาะ สารลดแรงตึงผิวที่ใช้ในกระบวนการผลิตมีให้เลือกน้อยกว่าทั้งในด้านชนิดและปริมาณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารที่ใช้ในกระบวนการปรับสภาพด้วยกรดและการแตกหิน ในส่วนของสารลดแรงตึงผิวที่ใช้ในการแตกหิน การวิจัยเกี่ยวกับสารก่อเจลส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่เหงือกพืชธรรมชาติและเซลลูโลสที่ได้รับการดัดแปลง ควบคู่ไปกับพอลิเมอร์สังเคราะห์ เช่น โพลีอะคริลาไมด์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าในระดับนานาชาติเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวในของเหลวปรับสภาพด้วยกรดเป็นไปอย่างช้าๆ โดยการวิจัยและพัฒนาได้เปลี่ยนไปสู่ด้านอื่นๆ มากขึ้นสารยับยั้งการกัดกร่อนสำหรับการปรับสภาพด้วยกรด สารยับยั้งเหล่านี้มักได้รับการพัฒนาโดยการดัดแปลงหรือผสมวัตถุดิบที่มีอยู่ โดยมีเป้าหมายร่วมกันคือการรับประกันความเป็นพิษต่ำหรือไม่มีพิษ และความสามารถในการละลายในน้ำมัน/น้ำ หรือการกระจายตัวในน้ำ สารยับยั้งแบบผสมที่ใช้เอมีน ควอเทอร์นารีแอมโมเนียม และแอลไคน์แอลกอฮอล์เป็นที่แพร่หลาย ในขณะที่สารยับยั้งแบบอัลดีไฮด์ลดลงเนื่องจากความกังวลเรื่องความเป็นพิษ นวัตกรรมอื่นๆ ได้แก่ สารประกอบเชิงซ้อนของกรดโดเดซิลเบนซีนซัลโฟนิกกับเอมีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (เช่น เอทิลเอมีน โพรพิลเอมีน เอมีนปฐมภูมิ C8–18 โอเลอิกไดเอทานอลอะไมด์) และอิมัลซิไฟเออร์แบบกรดในน้ำมัน ในประเทศจีน การวิจัยเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวสำหรับของเหลวในการแตกหินและปรับสภาพด้วยกรดนั้นยังล้าหลัง โดยมีความคืบหน้าจำกัดนอกเหนือจากสารยับยั้งการกัดกร่อน ในบรรดาผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ สารประกอบที่มีอะมีนเป็นองค์ประกอบหลัก (เอไมด์ปฐมภูมิ ทุติยภูมิ ตติยภูมิ หรือจตุรภูมิ และสารผสมของสารเหล่านี้) เป็นกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่โดดเด่น รองลงมาคืออนุพันธ์ของอิมิดาโซลีน ซึ่งเป็นสารยับยั้งการกัดกร่อนอินทรีย์อีกกลุ่มหลักหนึ่ง

 

สารลดแรงตึงผิวสำหรับการรวบรวม/ขนส่งน้ำมันและก๊าซ

 

การวิจัยและพัฒนาสารลดแรงตึงผิวสำหรับการรวบรวม/ขนส่งน้ำมันและก๊าซในประเทศจีนเริ่มต้นขึ้นในทศวรรษ 1960 ปัจจุบันมี 14 หมวดหมู่ที่มีผลิตภัณฑ์หลายร้อยรายการ สารแยกอิมัลชันน้ำมันดิบเป็นสารที่ใช้มากที่สุด โดยมีความต้องการประมาณ 20,000 ตันต่อปี จีนได้พัฒนาสารแยกอิมัลชันที่เหมาะสมสำหรับแหล่งน้ำมันต่างๆ ซึ่งหลายชนิดเป็นไปตามมาตรฐานสากลในทศวรรษ 1990 อย่างไรก็ตาม สารลดจุดเยือกแข็ง สารปรับปรุงการไหล สารลดความหนืด และสารกำจัด/ป้องกันแว็กซ์ยังคงมีจำกัด ส่วนใหญ่เป็นผลิตภัณฑ์ผสม ความต้องการที่แตกต่างกันของคุณสมบัติของน้ำมันดิบแต่ละชนิดสำหรับสารลดแรงตึงผิวเหล่านี้ก่อให้เกิดความท้าทายและความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่

 

สารลดแรงตึงผิวสำหรับการบำบัดน้ำในแหล่งน้ำมัน

 

สารเคมีบำบัดน้ำเป็นหมวดหมู่ที่สำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนาแหล่งน้ำมัน โดยมีปริมาณการใช้ต่อปีมากกว่า 60,000 ตัน ซึ่งประมาณ 40% เป็นสารลดแรงตึงผิว แม้จะมีความต้องการสูง แต่การวิจัยเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวสำหรับบำบัดน้ำในประเทศจีนยังไม่เพียงพอ และผลิตภัณฑ์ก็ยังไม่ครบถ้วน ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ดัดแปลงมาจากสารบำบัดน้ำในอุตสาหกรรม แต่เนื่องจากความซับซ้อนของน้ำในแหล่งน้ำมัน การใช้งานจึงมักไม่ดีนัก บางครั้งก็ไม่สามารถให้ผลลัพธ์ที่คาดหวังได้ ในระดับสากล การพัฒนาสารตกตะกอนเป็นพื้นที่ที่มีความเคลื่อนไหวมากที่สุดในการวิจัยสารลดแรงตึงผิวสำหรับบำบัดน้ำ โดยมีผลิตภัณฑ์มากมาย แต่มีเพียงไม่กี่ชนิดที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการบำบัดน้ำเสียจากแหล่งน้ำมัน