Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt trong ngành dầu khí là gì?

Theo phương pháp phân loại hóa chất dầu khí, chất hoạt động bề mặt dùng trong dầu khí có thể được phân loại theo ứng dụng thành chất hoạt động bề mặt khoan, chất hoạt động bề mặt sản xuất, chất hoạt động bề mặt tăng cường thu hồi dầu, chất hoạt động bề mặt thu gom/vận chuyển dầu khí và chất hoạt động bề mặt xử lý nước.

 

Chất hoạt động bề mặt khoan​

 

Trong số các chất hoạt động bề mặt trong lĩnh vực dầu khí, chất hoạt động bề mặt khoan (bao gồm phụ gia dung dịch khoan và phụ gia xi măng) chiếm khối lượng tiêu thụ lớn nhất—khoảng 60% tổng lượng chất hoạt động bề mặt sử dụng trong lĩnh vực dầu khí. Chất hoạt động bề mặt sản xuất, mặc dù có số lượng tương đối ít hơn, nhưng lại tiên tiến hơn về mặt công nghệ, chiếm khoảng một phần ba tổng lượng sử dụng. Hai loại này có tầm quan trọng đáng kể trong các ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong lĩnh vực dầu khí.

Tại Trung Quốc, nghiên cứu tập trung vào hai lĩnh vực chính: tối đa hóa việc sử dụng nguyên liệu thô truyền thống và phát triển các loại polyme tổng hợp mới (bao gồm cả monome). Trên phạm vi quốc tế, nghiên cứu phụ gia dung dịch khoan chuyên sâu hơn, nhấn mạnh vào các polyme tổng hợp chứa nhóm axit sulfonic làm nền tảng cho nhiều sản phẩm khác nhau—một xu hướng có khả năng định hình sự phát triển trong tương lai. Những đột phá đã được thực hiện trong các chất làm giảm độ nhớt, chất kiểm soát mất dung dịch và chất bôi trơn. Đáng chú ý, trong những năm gần đây, chất hoạt động bề mặt cồn polyme có hiệu ứng điểm mây đã được áp dụng rộng rãi trên khắp các mỏ dầu trong nước, tạo thành một loạt các hệ thống dung dịch khoan cồn polyme. Ngoài ra, methyl glucoside và dung dịch khoan gốc glycerin đã cho thấy kết quả ứng dụng thực tế đầy hứa hẹn, thúc đẩy hơn nữa sự phát triển của chất hoạt động bề mặt khoan. Hiện nay, phụ gia dung dịch khoan của Trung Quốc bao gồm 18 loại với hơn một nghìn loại, với mức tiêu thụ hàng năm gần 300.000 tấn.

 

Sản xuất chất hoạt động bề mặt​

 

So với chất hoạt động bề mặt khoan, chất hoạt động bề mặt sản xuất ít đa dạng và số lượng hơn, đặc biệt là những chất được sử dụng trong quá trình axit hóa và nứt vỉa. Trong lĩnh vực chất hoạt động bề mặt nứt vỉa, nghiên cứu về chất tạo gel chủ yếu tập trung vào gôm thực vật tự nhiên biến tính và cellulose, bên cạnh các polyme tổng hợp như polyacrylamide. Trong những năm gần đây, tiến bộ quốc tế về chất hoạt động bề mặt dung dịch axit hóa diễn ra chậm chạp, với trọng tâm R&D chuyển sangchất ức chế ăn mònđể axit hóa. Các chất ức chế này thường được phát triển bằng cách biến đổi hoặc pha trộn các nguyên liệu thô hiện có, với mục tiêu chung là đảm bảo độc tính thấp hoặc không độc tính và khả năng hòa tan trong dầu/nước hoặc khả năng phân tán trong nước. Các chất ức chế pha trộn gốc amin, amoni bậc bốn và rượu alkyne rất phổ biến, trong khi các chất ức chế gốc aldehyde đã giảm do lo ngại về độc tính. Các cải tiến khác bao gồm các phức hợp axit dodecylbenzene sulfonic với các amin có trọng lượng phân tử thấp (ví dụ: ethylamine, propylamine, amin bậc một C8–18, oleic diethanolamide) và chất nhũ hóa axit trong dầu. Tại Trung Quốc, nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt để bẻ gãy và axit hóa chất lỏng đã bị tụt hậu, với tiến bộ hạn chế ngoài chất ức chế ăn mòn. Trong số các sản phẩm có sẵn, các hợp chất gốc amin (amit bậc một, bậc hai, bậc ba hoặc bậc bốn và hỗn hợp của chúng) chiếm ưu thế, tiếp theo là các dẫn xuất imidazoline như một loại chất ức chế ăn mòn hữu cơ chính khác.

 

Chất hoạt động bề mặt thu gom/vận chuyển dầu khí​

 

Hoạt động nghiên cứu và phát triển chất hoạt động bề mặt cho việc thu gom/vận chuyển dầu khí tại Trung Quốc bắt đầu từ những năm 1960. Hiện nay, có 14 loại chất hoạt động bề mặt với hàng trăm sản phẩm. Chất phá nhũ tương dầu thô là loại được tiêu thụ nhiều nhất, với nhu cầu hàng năm khoảng 20.000 tấn. Trung Quốc đã phát triển các chất phá nhũ tương chuyên biệt cho các mỏ dầu khác nhau, nhiều loại trong số đó đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế những năm 1990. Tuy nhiên, các chất làm giảm điểm đông đặc, chất cải thiện dòng chảy, chất làm giảm độ nhớt và chất loại bỏ/ngăn ngừa sáp vẫn còn hạn chế, chủ yếu là các sản phẩm pha trộn. Các yêu cầu khác nhau về tính chất của dầu thô đối với các chất hoạt động bề mặt này đặt ra những thách thức và nhu cầu phát triển sản phẩm mới ngày càng cao.

 

Chất hoạt động bề mặt xử lý nước mỏ dầu​

 

Hóa chất xử lý nước là một hạng mục quan trọng trong phát triển mỏ dầu, với mức tiêu thụ hàng năm vượt quá 60.000 tấn—khoảng 40% trong số đó là chất hoạt động bề mặt. Mặc dù nhu cầu lớn, nhưng nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt xử lý nước ở Trung Quốc vẫn chưa đầy đủ, và danh mục sản phẩm vẫn chưa hoàn thiện. Hầu hết các sản phẩm được chuyển thể từ quy trình xử lý nước công nghiệp, nhưng do tính phức tạp của nước mỏ dầu, khả năng ứng dụng của chúng thường kém, đôi khi không mang lại kết quả mong đợi. Trên phạm vi quốc tế, phát triển chất keo tụ là lĩnh vực nghiên cứu chất hoạt động bề mặt xử lý nước sôi động nhất, tạo ra nhiều sản phẩm, mặc dù chỉ một số ít được thiết kế riêng cho xử lý nước thải mỏ dầu.