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表面活性剂在其他方面的应用.doc

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表面活性剂在其他方面的应用.doc

表面活性剂在其他方面的应用缓蚀剂由于原油生产及集输设备几乎全是用钢铁材料制成的,而原油生产时,要产出大量含有腐蚀物的地层矿化水。为了延长这些设备的寿命,必须采取积极有效的防腐措施。除在设备本身生产时提供必要的涂层外,防腐剂也是其中一条有效的措施。根据使用环境,防腐剂是应溶于水,不和金属起化学作用的表面活性剂。典型代表有取代吡啶烷基氧化甲胺的卤代衍生物RNCH2OR2,以及它的含硫醚季铵衍生物C4H9CH2NHCH2CH2SCH酰基化的羟基烷基胺基酰胺。它们的共同特点都是有机分子中含有一定的极性基团,这就易被金属吸附,形成一定的保护层。这些化合物同时又因为各自结构不同,因此,性质也有差异,可以根据具体使用的环境作进一步的选择。油田使用防腐剂时,把它们配成一定浓度的溶液,用泵车从环形空间注入,然后从油管循环出来。这样,不但对输油管线起到了防腐作用,而且对油管也起到了保护作用。对于注入水或其他水管的防腐则是在将水处理完之后加入防腐剂,使其在管路中发挥作用。油田在进行增产措施如酸化压裂时,要用到有腐蚀的药剂,如酸化液,也应进行防腐处理,一般是将防腐剂加入到处理剂中去。这时,不但应考虑腐蚀剂的防腐效果,而且还应该考虑其和处理剂的兼容性。对它们性能的测定主要是考察其在表面上的吸附和表面能的变化。表面能可以通过接触角测量或润湿仪来实现。性能指数则是通过腐蚀性表测定的。酸化压裂液的应用为了使酸液能够进入地层深部,延长酸液的作用时间,有时需要采用乳化酸或稠化酸。所谓乳化酸是以酸液为内相,油为外相的乳状液。所用表面活性剂主要是乳化剂。常用于乳化酸的表面活性剂为阳离子型的。为了使乳化酸的酸性在消耗完后可以破乳,常给其中加一些非离子活性剂作为助排剂。常用的阳离子活性剂有十二胺、十四胺和它们的混合物。活性剂的浓度为0.5%效果较好。另外,脂肪酸及其衍生物也可作为乳化剂。配制乳化酸用的油为液态烃类,通常用柴油或煤油,也有用原油、汽油及其他馏分油的。由于处理地层温度不同,因此,研究时应侧重于在指定温度下的稳定性,必要耐进行适当调整。和乳化酸类似的是稠化酸,即将酸液与添加剂混合,配制成粘稠的酸化体系。通常为非离子型表面活性剂,相对分子质量为4000~30000。使用较为普遍的是聚氧乙烯与聚氧丙烯的共聚物,其中聚氧乙烯分子量应占总分子量的25%。这种体系粘度高,在进入地层时,能防止指进现象,更好地与低渗区作用。反排时,这种助排剂易降解,又具有表面活性,因而述可携带出地层中的污染物,达到酸化与解堵的双重效果。下面是两个典型的配方配方一盐酸l2%氢氟酸3%,Tetronicl508活性剂20%,水65%。Tetronicl508是乙二胺与氧乙烯、氧丙烯的共聚物。配方二盐酸l5%,甲酸5%,Tetroniel30430%,水50%。Tetronicl304也是乙胺与氧丙烯及氧乙烯的共聚物,Tetronicll508的聚氧乙烯亲水部分占分子量的80%,而Tetronicl304聚氧乙烯部分占40%。它们在加热到55℃时便可形成凝胶.使用泡沫酸也是近年发展起来的一种综合处理措施,它是集酸化与清洗解堵的综合措施。主体仍然是酸性组分,而表面活性剂组分的发泡作用却大大提高了酸液的效果。和酸配伍较好的表面活性剂主要是ABS和OP10,另外加入适量的R蝴聚丙烯酰胺作为泡沫的稳定剂。在油田现场用的段塞组成如下前置泡沫液ABSl%~l.5%,PAM0.2%前置泡沫酸HCll2%~l5%,ZX缓蚀剂1.5%,0P一101.0%主体泡沫酸HCll0%~l2%,HFl%~3%,HAC2%,ZX1.2%~l.5%后置顶替1%表面活性剂溶液泡沫酸的典型应用示例是在我国中原油田。该油田沉积相为粉细砂岩,胶结物比较复杂,普通酸化产生的碎屑很容易造成二次污染。酸化的目的就是将胶结物溶解掉,使地层孔道流畅。因此,将地层杂质清理掉也是有效措施之一。泡沫酸则起到了双重作用。实验阶段选了22口井,进行了26井次的作业。配方和工艺基本上是一样的,共用酸液816m3,成功率为100%。采用泡沫酸的平均处理半径为l.3m,而普通酸化处理半径在0.5m左右。处理后单井增液24.7m3/d,增油3.7t/d。平均有效期为121d,投入产出比达到13.7。压裂中也常用到表面活性剂。最早使用是为了提高压裂液的助排效果,降低摩阻。这类表面活性剂常用的有丙烯酰胺或二甲胺基乙基异丁烯酸季铵盐二甲胺基丙基甲基丙烯酰胺季铵盐。对水敏性地层,为了不伤害地层,常用到油基压裂液。油基压裂液常为w/O乳状液。由于要形成稳定的乳状液,所用表面活性剂含量一般都很高。根据使用条件和选用表面活性剂的不同,其含量占0.5%~40%,常用浓度为3.0%~25%。乳状液的分散粒径为0.01~100μm。用高浓度表面活性剂有助于降低油外相的量。在实际应用中,油外相量通常低于25%。为了提高粘度,可采用多重乳状液方式,即再用粘稠液体作为外相。常使用的表面活性剂为油溶性表面活性剂,有阴离子、阳离子和非离子型的。阴离子的是由天然脂肪和油衍生的长链脂肪酸盐和烷基苯磺酸盐,如二十四烷基苯磺酸吗啉盐。阳离子活性剂代表物为高分子量的烷基胺和多元胺的酰胺。非离子活性剂是羟乙基化的直链醇和羟乙基化的烷基苯酚。配制实例之一时先将柴油与表面活性剂按31的比例混合,然后在强烈的搅拌下缓慢加入2%NaCl水溶液,至水油比为91。在3000r/min速度下混合30min便可得到粒径2.25μm的乳状液。泡沫压裂工艺是近年发展起来的一种适合于低压、低渗、水敏性地层的增注增产措施。泡沫压裂一般用№或032作气相,约占70%,液相约占30%。液相中含有表面活性剂、增粘剂、泡沫稳定剂等。泡沫压裂液中使用的表面活性剂主要是发泡剂,使用较多的化合物为.十二烷基硫酸钠、十二烷基苯硫酸钠、烷基酰胺聚氧乙烯醚、OPl0等。.进口的主要为Mesul0Foam03。此外还有稳定剂、固泡剂、增粘剂等。和其他室内评价一样,泡沫压裂液的评价指标有泡沫质量气体体积占泡沫的总体积的百分数泡沫半衰期泡沫基液析出一半的时间泡沫粘度泡沫在一定的温度和剪切速率下流动的内摩擦力滤失及滤失系数表示滤失性大小沉砂速度砂粒在泡沫液中的沉降速度密度、流动性等。在现场,美国每年施工4000~5000次,我国在有低渗透的四川、新疆、华北、长庆、辽河等都取得了良好的应用效果。为了增加效果,有时将泡沫酸和泡沫压裂结合在一起使用。结合在一起时,一般用酸液10~40m3,加砂10t,配制携砂液50~100m3。由于有双重效果,施工后油井附近的渗流油能力有很大提高。在固井水泥中的应用由于水泥是一种多相分散体系,固含量高达70%以上,在石.油开采时经常用于固井。其中常用表面活性剂主要是提高其分散性能。分散剂的作用主要是改变固体颗粒表面的性质,常用的有磺酸盐t烷基酰胺磺酸盐,最佳用量0.4%聚苯磺酸盐,常用量为0.5%~1.5%木质素磺酸盐、聚苯乙烯磺酸盐等。高温分散剂丙酮和甲醛缩聚物,使用温度可高达l50℃。分散剂的性能主要为吸附分散性,以保证其有良好的流变性和增强其稳定性。分散性能取决于表面活性剂在固体颗粒表面的吸附和疏水性能,亲和性愈好,吸附性愈强。羟基多糖、羟基羧酸也是较好的分散剂,如水解淀粉、纤维素等。分散剂韵主要作用是改变流变性添加分散剂后,水泥浆的屈服应力可能为零,体系表现为牛顿流体.防止游离水和沉积作用水泥是悬浮分散体系,有沉降趋势。分散剂本身是胶体稳定剂,选择适当便可防止沉降作用。一般使用量为0.2%~0.3%。在固井作业中,还希望水泥有一定的固结时间。为了减缓凝结速度,有时用表面活性剂作缓凝剂。到目前为止,人们对水泥的缓凝机理还不是十分清楚,通常认为有以下几种机理吸附机理表面活性剂吸附于水泥水化产物表面,屏蔽水泥颗粒与水的接触而降低水化速度。分散机理缓凝剂和液相中的Ca2或OH反应形成一个不溶解、不渗透的膜包裹在水泥颗粒表面,从而抑制水泥颗粒的进一步水化,起到降低水化速度的作用。成核机理缓凝剂吸附在水化产物微粒上阻碍它的进一步生长。络合机理Ca2被缓凝剂分子螯合,阻止核的形成。以上几种机理,归根结底都是表面活性剂对胶团的稳定机理。表面活性剂的加入是为了防止固体颗粒的接触和水化,常用的有木质素磺酸盐纸浆滤液中提取的天然高分子,平均相对分子质量为20000~30000。同时,未精制的木质素磺酸盐中含有多糖类化合物。它的使用浓度为0.1%~l.5%,使用温度为120℃。但当给其加入硼酸钠时,可使其使用温度扩展到315℃。羟基羧酸分子中含有羟基和羧基,应用广泛的为葡萄糖和葡萄糖酸盐。使用温度为150℃。另外还有柠檬酸也是强缓凝剂,它们的用量为0.3~0.8%。糖类与纤维素衍生物它们是富含羟基的化合物,有较强的吸附能力。一般使用温度为l20℃,用量为0.2%~0.5%。

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