Застосуванняповерхнево-активні речовиниу видобутку нафти
1. Поверхнево-активні речовини, що використовуються для видобутку важкої нафти
Через високу в'язкість та погану плинність важкої нафти це створює багато труднощів для видобутку. Для видобутку цих важких нафт іноді необхідно закачувати водний розчин поверхнево-активної речовини в свердловину, щоб перетворити високов'язку важку нафту на низьков'язку емульсію "нафта у воді" та витягти її на поверхню. Поверхнево-активні речовини, що використовуються в цьому методі емульгування та зниження в'язкості важкої нафти, включають алкілсульфонат натрію, ефір поліоксіетиленалкілового спирту, ефір поліоксіетиленалкілфенола, поліоксіетиленполіоксипропіленполіенполіамін, натрієву сіль ефіру поліоксіетиленвінілалкілового спирту сульфат тощо. Отримана емульсія "нафта у воді" потребує відділення води та використання деяких промислових поверхнево-активних речовин як деемульгаторів для зневоднення. Ці деемульгатори є емульгаторами "вода в нафті". Зазвичай використовуються катіонні поверхнево-активні речовини або нафтенові кислоти, асфальтонові кислоти та їх багатовалентні солі металів.
Спеціальну важку нафту неможливо видобути звичайними насосними установками, і для термічного відновлення потрібна закачування пари. Для покращення ефекту термічного відновлення необхідно використовувати поверхнево-активні речовини. Закачування піни в свердловину для закачування пари, тобто закачування високотемпературного піноутворювача та неконденсованого газу, є одним із поширених методів модуляції.
Зазвичай використовуваними піноутворювачами є алкілбензолсульфонати, α-олефінсульфонати, нафтові сульфонати, сульфогідрокарбільовані поліоксіетиленалкілові ефіри спиртів та сульфогідрокарбільовані поліоксіетиленалкілфенолові ефіри тощо. Оскільки фторовані поверхнево-активні речовини мають високу поверхневу активність і стійкі до кислот, лугів, кисню, тепла та олії, вони є ідеальними піноутворювачами для високих температур. Щоб диспергована олія легко проходила через пори пласта або щоб олія з поверхні пласта легко видалялася, необхідно використовувати поверхнево-активну речовину, яка називається плівкоутворювачем. Найчастіше використовується оксиалкільований фенольний полімер з поверхневою активністю.
- Поверхнево-активні речовини для видобутку воскоподібної сирої нафти
Експлуатація воскоподібної сирої нафти вимагає частого запобігання утворенню парафіну та його видалення. Поверхнево-активні речовини діють як інгібітори та засоби для видалення парафіну. Для боротьби з парафіном використовуються маслорозчинні та водорозчинні поверхнево-активні речовини. Перші відіграють роль боротьби з парафіном, змінюючи властивості поверхні кристалів воску. Зазвичай використовуються маслорозчинні поверхнево-активні речовини - це нафтові сульфонати та амінні поверхнево-активні речовини. Водорозчинні поверхнево-активні речовини відіграють роль боротьби з парафіном, змінюючи властивості поверхонь, утворених воском (таких як нафтопроводи, насосні штанги та поверхні обладнання). Доступні поверхнево-активні речовини включають алкілсульфонати натрію, четвертинні амонієві солі, алканові поліоксіетиленові ефіри, ароматичні вуглеводневі поліоксіетиленові ефіри та їх сульфонатні натрієві солі тощо. Поверхнево-активні речовини, що використовуються для видалення парафіну, також поділяються на два аспекти. Маслорозчинні поверхнево-активні речовини використовуються для видалення парафіну на масляній основі, а також водорозчинні сульфонатні, четвертинні амонієві солі, поліефірні, твінові, поверхнево-активні речовини типу OP, поверхнево-активні речовини на основі сульфатів або сульфоалкільованих поверхнево-активних речовин плоского типу та OP-типу.поверхнево-активна речовинавикористовуються у засобах для видалення воску на водній основі. В останні роки вітчизняні та зарубіжні засоби для видалення воску органічно поєднуються, а засоби для видалення воску на масляній основі та засоби для видалення воску на водній основі органічно поєднуються для отримання гібридних засобів для видалення воску. Цей засіб для видалення воску використовує ароматичні вуглеводні та змішані ароматичні вуглеводні як масляну фазу, а емульгатор з ефектом очищення воску - як водну фазу. Коли обраний емульгатор є неіоногенною поверхнево-активною речовиною з відповідною температурою помутніння, температура нижче секції парафінізації нафтової свердловини може досягати або перевищувати її температуру помутніння, так що змішаний засіб для видалення воску може... Емульгування порушується перед входом у секцію утворення воску, і два агенти для очищення воску розділяються, які одночасно відіграють роль очищення воску.
3. Поверхнево-активні речовинивикористовується для стабілізації глини
Стабілізація глини поділяється на два аспекти: запобігання розширенню глинистих мінералів та запобігання міграції частинок глинистого мінералу. Для запобігання набуханню глини можна використовувати катіонні поверхнево-активні речовини, такі як солі аміну, четвертинні амонієві солі, солі піридинію та імідазолінові солі. Для запобігання міграції частинок глинистого мінералу доступні неіоногенні катіонні поверхнево-активні речовини, що містять фтор.
4. Поверхнево-активні речовинивикористовується в заходах підкислення
Для покращення ефекту підкислення до кислотного розчину зазвичай додають різноманітні добавки. Як сповільнювач підкислення можна використовувати будь-яку поверхнево-активну речовину, сумісну з кислотним розчином і легко адсорбовану утворенням. Наприклад, гідрохлорид жирного аміну, четвертинна амонієва сіль, піридинова сіль у катіонних поверхнево-активних речовинах, а також сульфовані, карбоксиметильовані, солоні фосфатним ефіром або сульфатним ефіром поліоксіетиленалкани в амфотерних поверхнево-активних речовинах на основі фенолового ефіру тощо. Деякі поверхнево-активні речовини, такі як додецилсульфонова кислота та її алкіламінові солі, можуть емульгувати кислотну рідину в олії, утворюючи кислотно-масляну емульсію. Ця емульсія може бути використана як підкислена промислова рідина, а також відіграє роль сповільнювача.
Деякі поверхнево-активні речовини можна використовувати як антиемульгатори для підкислення рідин. Поверхнево-активні речовини з розгалуженою структурою, такі як поліоксіетиленполіоксипропіленпропіленглікольовий ефір та поліоксіетиленполіоксипропіленпентаетиленгексаамін, можна використовувати як підкислюючі антиемульгатори.
Деякі поверхнево-активні речовини можна використовувати як допоміжні засоби для дренажу в умовах дефіциту кислот. До поверхнево-активних речовин, які можна використовувати як допоміжні засоби для дренажу, належать амінні солі, четвертинні амонієві солі, піридинієві солі, неіоногенні, амфотерні та фторвмісні поверхнево-активні речовини.
Деякі поверхнево-активні речовини можуть бути використані як підкислювальні агенти проти шламу, такі як маслорозчинні поверхнево-активні речовини, такі як алкілфеноли, жирні кислоти, алкілбензолсульфонові кислоти, четвертинні амонієві солі тощо. Оскільки вони мають погану розчинність у кислоті, неіоногенні поверхнево-активні речовини можуть бути використані для їх диспергування в кислотному розчині.
Для покращення ефекту підкислення до кислотного розчину необхідно додати агент для зворотного змочування, щоб змінити змочуваність присквердлоподібної зони з ліпофільної на гідрофільну. Суміші ефірів поліоксиетиленполіоксипропіленалкілового спирту та фосфатно-солоних ефірів поліоксиетиленполіоксипропіленалкілового спирту адсорбуються пластом, утворюючи третій адсорбційний шар, який відіграє певну роль у змочуванні та зворотному змочуванні.
Крім того, існують деякі поверхнево-активні речовини, такі як гідрохлорид жирного аміну, четвертинна амонієва сіль або неіоногенно-аніонна поверхнево-активна речовина, які використовуються як піноутворювачі для створення робочої рідини для піноутворення з метою уповільнення корозії та глибокого підкислення, або з них виготовляють піни, які використовуються як попередня рідина для підкислення. Після їх введення в пласт закачують кислотний розчин. Ефект Джаміна, що утворюється бульбашками в піні, може відводити кислотну рідину, змушуючи її розчиняти переважно шар з низькою проникністю, тим самим покращуючи ефект підкислення.
5. Поверхнево-активні речовини, що використовуються в заходах гідророзриву пласта
Заходи з гідророзриву пласта часто використовуються на нафтових родовищах з низькою проникністю. Вони використовують тиск для розкриття пласта та формування тріщин, а також проппант для підтримки тріщин, щоб зменшити опір потоку рідини та досягти мети збільшення видобутку та збільшенню обсягів видобутку. Деякі рідини для гідророзриву пласта містять поверхнево-активні речовини як один з інгредієнтів.
Рідини для гідророзриву пласта типу "олія у воді" виготовляються з води, олії та емульгаторів. Як емульгатори використовуються іонні, неіонні та амфотерні поверхнево-активні речовини. Якщо загущена вода використовується як зовнішня фаза, а олія - як внутрішня, можна приготувати загущену рідину для гідророзриву пласта типу "олія у воді" (полімерну емульсію). Цю рідину для гідророзриву можна використовувати за температур нижче 160°C і вона може автоматично руйнувати емульсії та дренувати рідини.
Рідина для гідророзриву пласта на основі піни – це рідина для гідророзриву пласта, в якій вода використовується як дисперсійне середовище, а газ – як дисперсна фаза. Її основними компонентами є вода, газ та піноутворювач. Як піноутворювачі можна використовувати алкілсульфонати, алкілбензолсульфонати, солі алкілсульфатних ефірів, четвертинні амонієві солі та поверхнево-активні речовини OP. Концентрація піноутворювача у воді зазвичай становить 0,5-2%, а співвідношення об'єму газової фази до об'єму піни знаходиться в діапазоні 0,5-0,9.
Рідина для гідророзриву пласта на нафтовій основі – це рідина для гідророзриву пласта, розроблена з використанням нафти як розчинника або дисперсійного середовища. Найчастіше нафтою, що використовується на місці, є сира нафта або її важка фракція. Для покращення її в'язкості та температурних властивостей необхідно додавати маслорозчинний сульфонат нафти (молекулярна маса 300-750). Рідини для гідророзриву пласта на нафтовій основі також включають рідини для гідророзриву пласта вода-в-нафті та рідини для гідророзриву пласта на основі нафтової піни. Емульгаторами, що використовуються в перших, є маслорозчинні аніонні поверхнево-активні речовини, катіонні поверхнево-активні речовини та неіонні поверхнево-активні речовини, тоді як стабілізатори піни, що використовуються в других, – це фторвмісні полімерні поверхнево-активні речовини.
Рідина для гідророзриву пластів, чутливих до води, використовує суміш спирту (наприклад, етиленгліколю) та нафти (наприклад, гасу) як дисперсійне середовище, рідкий вуглекислий газ як дисперсну фазу та сульфатно-солоний поліоксіетиленалкіловий ефір як емульгатор. Або емульсію чи піну, сформовану з піноутворювачем, для руйнування водочутливих пластів.
Рідина для гідророзриву пласта, що використовується для гідророзриву пласта та підкислення, є одночасно рідиною для гідророзриву пласта та підкислювальною рідиною. Вона використовується в карбонатних формаціях, і ці два заходи здійснюються одночасно. До поверхнево-активних речовин (ПАР) відносяться кислотна піна та кислотна емульсія. У першій як піноутворювач використовується алкілсульфонат або алкілбензолсульфонат, а в другій — сульфонатна поверхнево-активна речовина як емульгатор. Як і в підкислювальних рідинах, у рідинах для гідророзриву пласта поверхнево-активні речовини також використовуються як антиемульгатори, дренажні добавки та агенти, що запобігають змочуванню, які тут не обговорюватимуться.
6. Використовуйте поверхнево-активні речовини для контролю профілю та заходів блокування води
Для покращення ефекту розробки закачування води та придушення зростання вмісту води в сирій нафті необхідно скоригувати профіль водопоглинання на свердловинах для закачування води та збільшити видобуток шляхом блокування води на виробничих свердловинах. Деякі методи контролю профілю та блокування води часто використовують деякі поверхнево-активні речовини.
Агент для контролю профілю гелю HPC/SDS складається з гідроксипропілцелюлози (HPC) та додецилсульфату натрію (SDS) у прісній воді.
Алкілсульфонат натрію та алкілтриметиламоній хлорид відповідно розчиняють у воді для отримання двох робочих рідин, які послідовно закачують у пласт. Дві робочі рідини взаємодіють одна з одною у пласті, утворюючи алкілтриметиламін. Сульфіт осаджується та блокує високопроникний шар.
Поліоксіетиленалкілфенольні ефіри, алкіларилсульфонати тощо можуть бути використані як піноутворювачі, розчинені у воді для приготування робочої рідини, а потім введені у пласт по черзі з рідким вуглекислим газом як робочою рідиною. Саме у пласті (головним чином у високопроникному шарі) утворюється піна, створюється закупорка та відіграє певну роль у контролі профілю.
Використовуючи четвертинну амонієву поверхнево-активну речовину як піноутворювач, розчинену в золі кремнієвої кислоти, що складається з сульфату амонію та рідкого скла, та вводячи її у пласт, а потім вводячи неконденсований газ (природний газ або хлор), у пласті спочатку може бути утворена рідка форма. Піна в дисперсійному прошарку, а потім гелеутворення золю кремнієвої кислоти, утворює піну з твердою речовиною як дисперсійним середовищем, яка відіграє роль закупорювання високопроникного шару та контролю профілю.
Використовуючи сульфонатні поверхнево-активні речовини як піноутворювачі та полімерні сполуки як загусники-стабілізатори піни, а потім вводячи газ або газоутворюючі речовини, на поверхні землі або в пласті утворюється піна на водній основі. Ця піна є поверхнево-активною в нафтовому шарі. Велика кількість агента переміщується до межі розділу нафта-вода, спричиняючи руйнування піни, тому вона не блокує нафтовий шар. Це селективний агент, що блокує воду в нафтових свердловинах.
Гідроблокувальний агент для цементу на масляній основі являє собою суспензію цементу в маслі. Поверхня цементу гідрофільна. Коли вода потрапляє у водоутворюючий шар, вона витісняє взаємодію між нафтовою свердловиною та цементом на поверхні цементу, що призводить до затвердіння цементу та блокування водоутворюючого шару. Для покращення плинності цього тампонажного агента зазвичай додають карбоксилатні та сульфонатні поверхнево-активні речовини.
Міцелярний водорозчинний агент на водній основі – це міцелярний розчин, що складається переважно з нафтового амоній сульфонату, вуглеводнів та спиртів. Він містить воду з високим вмістом солі та стає в'язким для досягнення водоблокуючого ефекту.
Водоблокуючий агент на основі катіонного поверхнево-активної речовини на водній або масляній основі виготовлений на основі активних речовин алкілкарбоксилату та алкіламонійхлориду та підходить лише для пісковикових утворень.
Активний водоблокуючий агент важкої нафти – це різновид важкої нафти, розчиненої в емульгаторі вода-в-нафті. Він утворює високов'язку емульсію вода-в-нафті після зневоднення пласта для досягнення мети блокування води.
Водоблокувальний агент типу "олія у воді" готують шляхом емульгування важкої нафти у воді з використанням катіонного поверхнево-активної речовини як емульгатора типу "олія у воді".
7. Використовуйте поверхнево-активні речовини для боротьби з піском
Перед початком операцій з контролю піску необхідно закачати певну кількість активованої води, підготовленої з поверхнево-активними речовинами, як попередню рідину для попереднього очищення пласта та покращення ефекту контролю піску. Наразі найчастіше використовуваними поверхнево-активними речовинами є аніонні поверхнево-активні речовини.
8. Поверхнево-активна речовина для дегідратації сирої нафти
На первинному та вторинному етапах видобутку нафти для видобутої сирої нафти часто використовуються деемульгатори вода-в-нафті. Було розроблено три покоління продуктів. Перше покоління - це карбоксилатні, сульфатні та сульфонатні. Друге покоління - це низькомолекулярні неіоногенні поверхнево-активні речовини, такі як фосфатидофосфат (OP), пінгпінцзя та сульфована касторова олія. Третє покоління - це полімерні неіоногенні поверхнево-активні речовини.
На пізніших стадіях вторинного та третинного видобутку нафти видобута сира нафта переважно існує у формі емульсії «нафта у воді». Використовуються чотири типи деемульгаторів, такі як тетрадецилтриметилоксиамоній хлорид та дидецилдиметиламоній хлорид. Вони можуть реагувати з аніонними емульгаторами, змінюючи їх гідрофільний баланс нафти, або адсорбуватися на поверхні вологих глинистих частинок, змінюючи їх змочуваність та руйнуючи емульсії «нафта у воді». Крім того, деякі аніонні поверхнево-активні речовини та маслорозчинні неіонні поверхнево-активні речовини, які можна використовувати як емульгатори «вода у воді», також можна використовувати як деемульгатори для емульсій «нафта у воді».
- Поверхнево-активні речовини для очищення води
Після того, як рідина для видобутку нафтової свердловини відокремлена від сирої нафти, пластову воду необхідно обробити для задоволення вимог щодо повторного закачування. Існує шість цілей обробки води, а саме: інгібування корозії, запобігання утворенню накипу, стерилізація, видалення кисню, видалення нафти та видалення твердих завислих речовин. Тому необхідно використовувати інгібітори корозії, агенти проти накипу, бактерициди, поглиначі кисню, знежирювачі та флокулянти тощо. Наступні аспекти стосуються промислових поверхнево-активних речовин:
Промислові поверхнево-активні речовини, що використовуються як інгібітори корозії, включають солі алкілсульфонової кислоти, алкілбензолсульфонової кислоти, перфторалкилсульфонової кислоти, солі лінійних алкіламінів, четвертинні амонієві солі та солі алкілпіридину, солі імідазоліну та його похідних, ефіри поліоксиетиленалкілових спиртів, поліоксиетилендіалкілпропаргіловий спирт, поліоксиетиленрозинамін, поліоксиетиленстеариламін та ефіри поліоксиетиленалкілових спиртів, алкілсульфонат, різні внутрішні солі четвертинного амонію, внутрішні солі ди(поліоксиетилен)алкілу та їх похідні.
Поверхнево-активні речовини, що використовуються як протиобростаючі агенти, включають солі фосфатних ефірів, солі сульфатних ефірів, ацетати, карбоксилати та їх поліоксіетиленові сполуки. Термічна стабільність солей сульфонатних ефірів та солей карбоксилатних ефірів значно краща, ніж у солей фосфатних ефірів та солей сульфатних ефірів.
Промислові поверхнево-активні речовини, що використовуються у фунгіцидах, включають лінійні солі алкіламінів, четвертинні амонієві солі, солі алкілпіридинію, солі імідазоліну та його похідних, різні четвертинні амонієві солі, ди(поліокси)вініл)алкіл та внутрішні солі його похідних.
Промислові поверхнево-активні речовини, що використовуються в знежирювачах, - це переважно поверхнево-активні речовини з розгалуженою структурою та дитіокарбоксилатними групами натрію.
10. Поверхнево-активна речовина для хімічного заводнення нафтою
Первинний та вторинний метод видобутку нафти може витягти 25%-50% сирої нафти з підземних пластів, але під землею залишається ще багато сирої нафти, яку неможливо витягти. Виконання третинного методу видобутку нафти може покращити видобуток сирої нафти. Третинний метод видобутку нафти здебільшого використовує метод хімічного заводнення, тобто додавання деяких хімічних речовин до закачаної води для підвищення ефективності заводнення. Серед використовуваних хімічних речовин є деякі промислові поверхнево-активні речовини. Короткий вступ до них наведено нижче:
Метод хімічного заводнення нафтою з використанням поверхнево-активних речовин як основного агента називається заводненням поверхнево-активними речовинами. Поверхнево-активні речовини відіграють головну роль у покращенні нафтовіддачі, зменшуючи міжфазний натяг нафта-вода та збільшуючи кількість капілярів. Оскільки поверхня пісковикової формації негативно заряджена, використовувані поверхнево-активні речовини є переважно аніонними поверхнево-активними речовинами, і більшість з них є сульфонатними поверхнево-активними речовинами. Вони виготовляються шляхом використання сульфувального агента (наприклад, триоксиду сірки) для сульфування нафтових фракцій з високим вмістом ароматичних вуглеводнів, а потім нейтралізації їх лугом. Їх характеристики: активна речовина 50%-80%, мінеральна олія 5%-30%, вода 2%-20%, сульфат натрію 1%-6%. Сульфонат нафти нестійкий до температури, солі або дорогих іонів металів. Синтетичні сульфонати отримують з відповідних вуглеводнів за допомогою відповідних синтетичних методів. Серед них α-олефінсульфонат особливо стійкий до солі та високовалентних іонів металів. Інші аніонні-неіонні поверхнево-активні речовини та карбоксилатні поверхнево-активні речовини також можуть бути використані для витіснення нафти. Для витіснення олії поверхнево-активними речовинами потрібні два види добавок: одна є ко-поверхнево-активною речовиною, такою як ізобутанол, діетиленглікольбутиловий ефір, сечовина, сульфолан, алкеніленбензолсульфонат тощо, а інша є діелектричною, включаючи кислотні та лужні солі, головним чином солі, які можуть зменшити гідрофільність поверхнево-активної речовини та відносно збільшити ліпофільність, а також змінити значення гідрофільно-ліпофільного балансу активного агента. Для зменшення втрат поверхнево-активної речовини та покращення економічного ефекту, при заводненні поверхнево-активними речовинами також використовуються хімічні речовини, які називаються жертвенними агентами. Речовини, які можна використовувати як жертвенні агенти, включають лужні речовини та полікарбонові кислоти та їх солі. Олігомери та полімери також можна використовувати як жертвенні агенти. Лігносульфонати та їх модифікації є жертвенними агентами.
Метод витіснення нафти з використанням двох або більше основних хімічних агентів витіснення нафти називається композитним заводненням. Цей метод витіснення нафти, пов'язаний з поверхнево-активними речовинами, включає: заводнення поверхнево-активними речовинами та полімерно загущеними поверхнево-активними речовинами; заводнення поверхнево-активними речовинами, посиленими лугами, з лугами + поверхнево-активними речовинами або заводненням, посиленим поверхнево-активними речовинами, з лугами + поверхнево-активними речовинами + полімерами; композитне заводнення на основі елементів з лугами + поверхнево-активними речовинами + полімерами. Композитне заводнення, як правило, має вищі коефіцієнти відновлення, ніж одноразове заводнення. Згідно з сучасним аналізом тенденцій розвитку в країні та за кордоном, потрійне заводнення має більші переваги, ніж бінарне заводнення. Поверхнево-активні речовини, що використовуються в потрійному композитному заводненні, - це переважно нафтові сульфонати, які зазвичай також використовуються в поєднанні з сірчаною кислотою, фосфорною кислотою та карбоксилатами поліоксиетиленалкілових спиртових ефірів, а також натрієвими солями поліоксиетиленалкілспиртового алкілсульфонату тощо для покращення його солестійкості. Останнім часом як в країні, так і за кордоном надається великого значення дослідженню та використанню біоповерхнево-активних речовин, таких як рамноліпід, софороліпідний ферментаційний бульйон тощо, а також природних змішаних карбоксилатів та побічного продукту паперового виробництва, лужного лігніну тощо, і досягли чудових результатів у польових та закритих випробуваннях. Гарний ефект витіснення олії.
Час публікації: 26 грудня 2023 р.