表面活性剂在石油工业中的应用

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按照采油的作业工序,采油用化学剂可分 为:提高采收率化学剂、清蜡及防蜡剂、压 裂液用化学剂、酸化液用化学剂、堵水或 “调剖”用化学剂、油井防酸用化学剂、 防止地层损害用化学剂等七大类，化学剂 主要成分是无机物质、水溶性高分子和表 面活性剂,其中用量最大的是表面活性剂类, 已在EOR中得到广泛应用。
三次采油对表面活性剂的要求
（1）在油水界面上的表面活性高，具有适宜的溶解 度、浊点、pH值,降低岩层对原油的吸附性. （2）在岩石表面上的被吸附量要小。 （3）在地层介质中应有较大的扩散速度。 （4）当在水中浓度较低时,应有较强的驱油能力。 （5）应具有能阻止其他化学剂副反应发生的能力, 即所谓的“阻化性质”。 （6）注水用表面活性剂应考虑到它与地层矿物组分、 地层水注入水成分、地层温度以及油藏的枯竭程 度等相互关系。 （7）应具有抗地层高温、高盐浓度的能力。 （8）具有较高的经济价值,投入产出比具备优势。
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，而表面活性剂作为防蜡剂和清蜡剂， • 防蜡用的有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， 如烷基磺酸钠、季铵盐、烷烃聚氧乙烯醚。
表面活性剂在石油中的应用
王增垚
石油的概况
• 目前世界上探明的石油储量，据1993年 1月1日统计,石油为136 022亿t ,而我国在 1993年1月1日已探明的石油贮量为32. 74 亿t ,目前已发现的新疆“希望之海”,估计 石油贮量为500亿t ,相当于全球石油蕴藏量 的1/ 3 。 • 怎样使地球上宝贵的石油资源能够较多 地采出,一直是人们急需研究的课题,而表面 活性剂在提高石油开采率方面得到了日益 广泛的应用。
开采稠油用的表面活性剂
• 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，常用的有 烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇醚，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。 • 采出的这种水包油型乳状液，需要将水 分离出去，可以用一些油包水型的破乳剂 进行脱水。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。
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泡沫压裂液是以水为分散介质、以气 为分散相的压裂液。 • 油基压裂液是以油作溶剂或分散介质 配成的压裂液，油基压裂液也包括油包水 压裂液和油泡沫压裂液。 • 压裂酸化用压裂液，既是压裂液又是 酸化液，用于碳酸盐地层，两种措施同时 进行。
源自文库
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。其中的 一些调剖堵水方法，经常用到一些表面活 性剂。 • 聚氧乙烯烷基苯酚醚，烷基芳基磺酸盐 等可作为起泡剂，溶于水中配制一种工作 液，然后与液体二氧化碳工作液交替注入 地层中，就在地层中（主要是高渗透层） 形成泡沫，产生堵塞，起到调剖作用
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 行予清洗，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。
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，第 一代是羧酸盐，硫酸盐和磺酸盐。第二代 是低分子非离子表面活性剂如OP、平平加 和磺化蓖麻油等。第三代为高分子非离子 表面活性剂。
压裂措施使用的表面活性剂
• 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。有些压裂液是用表面活 性剂作为成分之一来配制的。 • 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）。
稳定粘土使用的表面活性剂
• 稳定粘土分防止粘土矿物膨胀和防止粘 土矿物微粒运动移动两个方面。防止粘土 膨胀可用，如胺盐型、季铵盐型、吡啶盐 型、咪唑啉盐等阳离子表面活性剂。防止 粘土矿物颗粒运移可用的有含氟的非离 子—阳离子表面活性剂。
酸化措施使用的表面活性剂
• 为了提高酸化效果，一般在酸液中需加 入多种添加剂。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。
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从含油层中采油可分为3个阶段:一次采 油(POR) ,依靠地层的自然能量出油,采收率 在30 %以下;二次采油(SOR) ,采用注水、注 气技术以补充油藏能量出油,采收率可提高 到40 %～50 % ;三次采油(EOR) ,利用物理 化学和生物学等技术来强化开采剩余储量, 可使原油采收率提高到80 %～85 %。
驱油用表面活性剂种类
• (1)非离子表面活性剂。常用品种有脂肪醇 系聚氧乙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚、油 酸聚氧乙烯酯等。优点是抗盐能力强,临界 胶束浓度低,但浊点低,不能用于超过其浊点 的地层。 • 目前通过改性,使其既具有以上优点,同 时浊点很高,抗盐能力更强,适用于高盐高温 地层。
• (2)阴离子表面活性剂。常用品种有石油磺 酸盐、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐等,优 点是浊点很高,在砂岩表面上吸附量少,但抗 盐能力差,临界胶束浓度较高。 • (3)其它表面活性剂。阳离子表面活性剂， 因其易被地层吸附或产生沉淀，故降低油 水界面张力的能力差，一般不适用配制二 次或三次采油的胶束。在某些特定的条件 下可使用季铵两性表面活性剂、季铵磺酸 盐等。
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在石油开采(EOR)中,表面活性剂驱往 往不是使用一种表面活性剂，而是由复合 表面活性剂、聚合物、助剂等组成的配合 体系,只有互相配合才能提高石油的采收率。
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清蜡用的表面活性剂也分两个方面，油 溶性用于油基清蜡剂，水溶性用于水基清 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。
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这种清蜡剂以芳香烃和混合芳香烃作油 相，以具有清蜡作用的乳化剂作水相。当 选择的这种乳化剂为具有适当浊点的非离 子型表面活性剂时，就可使它在油井结蜡 段以下温度达到或超过它的浊点，从而使 这种混合型清蜡剂在进入结蜡段前破乳， 分出两种清蜡剂，同时起清蜡作用。