魏傳榮(青海油田公司冷湖油田管理處質(zhì)量安全環(huán)?？?816300)

張昆(青海油田公司冷湖油田管理處五號(hào)采油隊(duì) 816300)

郭麗麗(青海油田公司冷湖油田管理處黨群工作科 816300)

前言

表面活性劑是一種有機(jī)化學(xué)試劑，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)因自身的結(jié)構(gòu)不同存在著不同差異。考慮到油氣開(kāi)采的特殊性，這種有機(jī)化學(xué)試劑在油氣開(kāi)采和集輸全過(guò)程中有著非常廣泛的應(yīng)用。例如在鉆井、固井過(guò)程中加入合適的表面活性劑可以用于提升泥餅的致密成都，也可減小其中自由水的滲透。

一、表面活性劑在稠油開(kāi)采過(guò)程中的應(yīng)用

1.用作起泡劑以取得更好的出油效果

稠油多見(jiàn)于非均質(zhì)性的地層，由于在非均質(zhì)性的地層中稠油的黏度和普通原油相比較大，導(dǎo)致傳統(tǒng)采油方法中所注入的高溫高壓蒸汽在黏度較高的稠油中不易流動(dòng)，進(jìn)而使得出油效果降低。據(jù)此，在稠油開(kāi)采過(guò)程中，可以在注入高溫高壓蒸汽時(shí)適當(dāng)?shù)丶尤胍恍┍砻婊钚詣┮愿街诔碛捅砻妫诟邷馗邏涵h(huán)境中，所注入的表面活性劑極易產(chǎn)生豐富泡沫，進(jìn)而降低稠油的粘性，使得所注入的蒸汽能夠迅速流動(dòng)并浸潤(rùn)油層巖石，最終達(dá)到提高出油效果的優(yōu)秀目的。

2.在稠油—水界面用作乳化劑以提高油井產(chǎn)量

由于稠油的密度和黏性相較于普通原油較大，其開(kāi)采過(guò)程相較于普通原油的開(kāi)采也存在一定的難度。其中最主要一點(diǎn)是由于稠油—水界面的張力相較于原油—水界面的張力較大，水相中的大量水分子不易聚集在油水表面，從而導(dǎo)致油滴不易被吸附，阻礙了開(kāi)采的效率。針對(duì)于這種情況，表面活性劑開(kāi)始彰顯其作用。現(xiàn)階段解決此情況廣泛采用的方法為井底乳液降黏法，其原理是將堿類化合物與少量的表面活性劑注入到稠油內(nèi)部，由于稠油內(nèi)部所處環(huán)境多為高溫高壓狀態(tài)，在高溫高壓下，表面活性劑將迅速溶解在稠油內(nèi)部中，同時(shí)油井中的水和原油所組成的混合物將會(huì)逐漸逸出。此時(shí)人工加以適量攪拌，可以讓稠油以油滴的狀態(tài)分散在油井當(dāng)中。隨后，由于稠油中溶解了部分表面活性劑，稠油—水界面的張力由于表面活性劑的乳化作用被大大降低，使得水相中的大量水分子迅速聚集在油水表面，并被吸附在油滴周圍，最終形成了包裹在表面活性劑中的稠油液滴。這種液滴在被開(kāi)采的過(guò)程中與開(kāi)采設(shè)備的摩擦較小，因此機(jī)械所做的無(wú)用功同樣減少，最終提高了出油效率和油井產(chǎn)量。

二、表面活性劑在酸化增產(chǎn)中的應(yīng)用

油井在經(jīng)歷過(guò)大量開(kāi)采以后，其地層深處的原油因地表壓力降低變得較難采集。對(duì)于此，油氣開(kāi)采企業(yè)多采用注入酸性氧化劑的形式，讓地層深處的原油能夠與地層深處的巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，使其能夠侵入到地層表面以利于開(kāi)采，這一過(guò)程就是酸化增產(chǎn)。在酸化增產(chǎn)的過(guò)程中，表面活性劑同樣扮演著不可或缺的重要角色。

1.用于緩沖劑減弱酸性氧化劑對(duì)油氣開(kāi)采管道的侵蝕作用

在注入酸性氧化劑的過(guò)程中，如果氧化劑與油氣開(kāi)采管道相接觸，往往會(huì)侵蝕油氣開(kāi)采管道表面，使得開(kāi)采管道的使用壽命大大縮短。但如果在注入酸性氧化劑的同時(shí)添加適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣敲丛谒嵝匝趸瘎┡c油氣開(kāi)采管道的接觸的同時(shí)，表面活性劑會(huì)與管道的金屬表面迅速反應(yīng)，形成了一層致密的疏水保護(hù)膜。保護(hù)膜一方面可以阻礙酸性氧化劑中的氫離子繼續(xù)腐蝕管道表面，另一方面也可以增加管道金屬表面包括腐蝕反應(yīng)在內(nèi)一系列反應(yīng)的活化能，大大減小反應(yīng)速率，從而延長(zhǎng)油氣開(kāi)采管道的使用壽命。

2.降低酸性氧化劑與地層淺處巖石的反應(yīng)速率，提升氧化深度

酸性氧化劑的目的在于促進(jìn)地層深處原油和巖石發(fā)生一些列化學(xué)反應(yīng)，但在進(jìn)入到地層深處的過(guò)程中，勢(shì)必會(huì)因?yàn)槠渑c地表各處的巖石相接觸造成大量的酸性氧化劑損失。因此，可以在酸性氧化劑中混入一定量的表面活性劑，在酸性氧化液侵蝕地表深處的過(guò)程中，表面活性劑可以先一步與地表淺處的巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一層致密的保護(hù)膜，減少氧化劑中活性分子與巖石中活性分子的碰撞，進(jìn)而使得酸性氧化劑與地層巖石的化學(xué)反應(yīng)速率大大降低。隨著酸性氧化劑的逐漸深入，表面活性劑也會(huì)不斷被消耗，在進(jìn)入到地層深處以后，表面活性劑因所剩無(wú)幾，不再組織酸性氧化劑與地層深處的巖石發(fā)生侵蝕，使得反應(yīng)過(guò)程能夠迅速進(jìn)行。因此，在酸性氧化劑中混入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┎坏軌蚪档推渑c地層淺處巖石表面的反應(yīng)速率，還能確保氧化能夠達(dá)到地層深處。

三、表面活性劑在油氣集輸中的應(yīng)用

1.用作破乳劑使乳濁液沉降破乳

油井在經(jīng)歷過(guò)大量開(kāi)采以后，其中原油的含水量也會(huì)迅速增加。所形成的油水混合物經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)最終會(huì)形成較為穩(wěn)定的油水型乳濁液。而這種乳濁液的形成將會(huì)加大油氣輸送管道的負(fù)荷，引起腐蝕、結(jié)垢，造成大量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在油氣集輸?shù)倪^(guò)程中，加入適宜的表面活性劑使乳濁液沉降破乳將是十分必要。通過(guò)將適宜的表面活性劑分散在乳濁液中，可以將原先位于油—水表面中的天然乳化劑利用置換反應(yīng)所置換出來(lái)，達(dá)到改變油水界面性質(zhì)的最終目的。而一旦乳濁液的乳化劑被置換出來(lái)，分散在油中的水滴也將會(huì)因?yàn)橛退芏认嗖钶^大沉降，最終達(dá)到沉降破乳的目的。

2.用于降凝劑以提高原油輸送能力

原油凝固點(diǎn)的提高將會(huì)影響原油的輸送能力，基于此，可往原油中直接加入適宜的表面活性劑，使原油與水形成O/W性懸濁液，從而降低原油輸送管道的摩擦阻力，最終提高原油的輸送能力。

四、表面活性劑的發(fā)展趨勢(shì)與前景分析

近幾年來(lái)，隨著油氣開(kāi)采企業(yè)的迅速發(fā)展，其中所運(yùn)用的大量表面活性劑也被全世界深入研究，以期望達(dá)到更好的效果。其中，最引人注目的則是幾種氟碳表面活性劑，而這種新型的氟碳表面活性劑同樣也將會(huì)成為表面活性劑未來(lái)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

1.雙子氟碳表面活性劑

這是一種將普通的雙子表面活性劑中的一條碳?xì)滏湼脑斐商挤溗纬傻?，所形成的雙子氟碳表面活性劑cmc值將會(huì)大幅度降低，從而提升表面活性。

2.高分子氟碳表面活性劑

2009年，全世界相繼報(bào)道了含氟疏水單體和碳?xì)涫杷畣误w通過(guò)共聚形成的高分子表面活性劑。這種表面活性最特別的地方在于其類似“多節(jié)車廂”式的膠束體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)一方面可以降低表面活性劑的cmc值，提升表面活性，另一方面則是在用作起泡劑、降凝劑時(shí)，具有優(yōu)秀的穩(wěn)定性。

結(jié)語(yǔ)

表面活性劑作為一種重要的有機(jī)化學(xué)試劑，在油氣開(kāi)采和集輸中均扮演著重要的角色。相信隨著科學(xué)的發(fā)展，新型的表面活性劑也將不斷涌現(xiàn)，我國(guó)的油氣開(kāi)采行業(yè)也將更進(jìn)一步迅速發(fā)展。