石油开采,都要用到哪些表面活性剂?

发布时间:2024年6月 | 来源:石油化工技术资讯 | 分类:油田化学技术

导读:石油开采是一个复杂的工程技术过程,涉及多个环节和技术措施。在这个过程中,表面活性剂作为重要的化学助剂,在稠油开采、含蜡原油处理、粘土稳定、酸化压裂、调剖堵水、防砂作业、原油脱水、水处理以及化学驱油等各个环节都发挥着关键作用。
一、开采稠油用表面活性剂

由于稠油粘度大、流动性差,给开采带来许多困难。为开采这些稠油,有时需将表面活性剂的水溶液注入井下,使高粘度的稠油转变为低粘度的水包油型乳状液,抽提到地面。

稠油乳化降粘用表面活性剂:
• 烷基磺酸钠
• 聚氧乙烯烷基醇醚
• 聚氧乙烯烷基苯酚醚
• 聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺
• 聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐

采出的这种水包油型乳状液,需要将水分离出去,也要使用一些工业表面活性剂作为破乳剂进行脱水。这些破乳剂是油包水型乳化剂。常用的有阳离子表面活性剂或环烷酸、沥青质酸及它们的多价金属盐。

特殊的稠油,不能采用常规的抽油机开采法,需要注蒸汽进行热采。提高热采效果,需要使用表面活性剂。向注汽井注入泡沫,即注入耐高温的起泡剂及不凝气体是常用的调制方法之一。

高温起泡剂类型:
• 烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、石油磺酸盐
• 磺烃基化的聚氧乙烯烷基醇醚
• 磺烃基化的聚氧乙烯烷基苯酚醚
• 含氟表面活性剂(理想的高温起泡剂)
二、开采含蜡原油用表面活性剂

开采含蜡原油,需要经常进行防蜡和清蜡。表面活性剂作为防蜡剂和清蜡剂发挥重要作用。

防蜡用表面活性剂:分为油溶表面活性剂和水溶性表面活性剂。前者通过改变蜡晶表面的性质而起防蜡作用。常用的油溶性表面活性剂是石油磺酸盐和胺型表面活性剂。水溶性表面活性剂是通过改变结蜡表面(如油管、抽油杆及设备表面)的性质而起防蜡作用。

防蜡剂分类:
油溶性:石油磺酸盐、胺型表面活性剂
水溶性:烷基磺酸钠、季铵盐、烷烃聚氧乙烯醚、芳烃聚氧乙烯醚等

清蜡用表面活性剂:也分两个方面,油溶性用于油基清蜡剂,水溶性的磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、OP型表面活性剂等用于水基清蜡剂。近年来,国内外将清防蜡有机地结合起来,还将油基清蜡剂和水基清蜡剂有机地结合起来,生产出混合型清蜡剂。

三、稳定粘土用表面活性剂

稳定粘土分防止粘土矿物膨胀和防止粘土矿物微粒运移两个方面。

粘土稳定剂分类:
防膨胀:胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型、咪唑啉盐等阳离子表面活性剂
防运移:含氟的非离子-阳离子表面活性剂
四、酸化措施用表面活性剂

为了提高酸化效果,一般在酸液中需加入多种添加剂。表面活性剂在酸化过程中扮演多重角色。

酸化缓速剂:凡能同酸液配伍并易被地层吸附的表面活性剂,均可作为酸化缓速剂。如阳离子表面活性剂中的脂肪胺盐酸盐、季铵盐、吡啶盐和两性表面活性剂中的磺酸盐化、羧甲基化、磷酸酯盐化或硫酸酯盐化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。

酸化用表面活性剂功能分类:
缓速剂:脂肪胺盐酸盐、季铵盐、吡啶盐
防乳化剂:聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚
助排剂:胺盐型、季铵盐型、非离子型、两性及含氟表面活性剂
润湿反转剂:聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚混合物

另外,还有一些表面活性剂作为起泡剂,制成泡沫酸工作液,达到缓速缓蚀深部酸化之目的。泡沫中的气泡产生的Jamin效应,可对酸液起转向作用,迫使酸液主要溶蚀低渗透层,提高了酸化效果。

五、压裂措施用表面活性剂

压裂措施常施用于低渗透油田,就是用压力将地层压开,形成裂缝,并用支撑剂将裂缝支撑起来,减少流体流动阻力,达到增产增注目的。

水包油压裂液:是由水、油和乳化剂配制的。使用的乳化剂有离子型、非离子型和两性表面活性剂。若用稠化水作外相,以油作内相,可配得稠化水包油压裂液(聚合物乳状液)。

泡沫压裂液:是以水为分散介质、以气为分散相的压裂液,其主要成分是水、气和起泡剂。烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯盐、季铵盐和OP型表面活性剂均可作为起泡剂。

压裂液分类及应用:
水包油压裂液:160℃以下温度,能自动破乳排液
油基压裂液:添加油溶石油磺酸盐改进粘温性能
水敏地层压裂液:醇油混合物+液体二氧化碳
压裂酸化液:既是压裂液又是酸化液
六、调剖、堵水措施用表面活性剂

为了提高注水开发效果抑制原油含水上升速度,需要在注水井上调整吸水剖面及在生产井上进行堵水的增产措施。

主要调剖堵水方法:
HPC/SDS冻胶调剖剂:羟丙基纤维素与十二烷基硫酸酯钠盐配制
沉淀型堵水:烷基磺酸钠和烷基三甲基氯化铵反应产生沉淀
泡沫调剖:聚氧乙烯烷基苯酚醚等起泡剂与液体二氧化碳交替注入
选择性堵水:磺酸盐型表面活性剂为起泡剂的水基泡沫
七、防砂措施用表面活性剂

防砂作业前,需要注一定量的由表面活性剂配制的活性水作为前置液,对地层进行预清洗,以提高防砂效果。目前常用活性剂,多数是阴离子表面活性剂。

八、原油脱水用表面活性剂

在一、二次采油阶段,采出的原油多用油包水型破乳剂。已发展了三代产品。

破乳剂发展历程:
第一代:羧酸盐、硫酸盐和磺酸盐
第二代:低分子非离子表面活性剂如OP、平平加和磺化蓖麻油
第三代:高分子非离子表面活性剂

在二次采油后期和三次采油阶段,采出原油多以水包油型乳状液形式存在。所用破乳剂有四类,如十四烷基三甲基氧基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵,它们可与阴离子类型的乳化剂反应,改变其亲水油平衡值。

九、水处理用表面活性剂

油井采出液经脱出原油之后,产出水需要经过处理才能达到回注要求。水处理的目的有六个方面,即缓蚀、防垢、杀菌、除氧、除油和除去固体悬浮物。

水处理用表面活性剂分类:
缓蚀剂:烷基磺酸、烷基苯磺酸、季铵盐类、咪唑啉衍生物
防垢剂:磷酸酯盐、硫酸酯盐、醋酸盐、羧酸盐及其聚氧乙烯化合物
杀菌剂:直链烷基胺盐类、季胺盐类、烷基吡啶盐类
除油剂:具有分支结构和含二硫代羧酸钠基的表面活性剂
十、化学驱油用表面活性剂

一、二次采油可采出25%-50%的地下原油,还有许多原油留在地下采不出来。进行三次采油可提高原油采收率。三次采油多以化学驱油方法,即向注入水中加入一些化学剂,提高水驱效率。

表面活性剂驱:以表面活性剂为主剂的化学驱油方法。表面活性剂主要通过降低油水界面张力,提高毛管数而起到提高采收率作用。由于砂岩地层表面带负电,所以使用的表面活性剂主要是阴离子型表面活性剂,而且大部分是磺酸盐型表面活性剂。

石油磺酸盐规格:
• 活性物:50%-80%
• 矿物油:5%-30%
• 水分:2%-20%
• 硫酸钠:1%-6%
特点:耐温不耐盐,不耐高价金属离子

复合驱技术:使用两种或两种以上化学驱油主剂的驱油方法。与表面活性剂有关的这种驱油方法有:表面活性剂+聚合物的稠化表面活性剂驱;碱+表面活性剂的碱强化表面活性剂驱;碱+表面活性剂+聚合物的三元复合驱。

新型驱油剂发展趋势:
生物表面活性剂:鼠李糖脂、槐糖脂发酵液等
天然混合羧酸盐:环保型驱油剂
造纸副产碱木素:废物利用型驱油剂
三元复合驱:比二元复合驱有更高优越性