表面活性剂在石油中的应用

1、 外表活性剂在石油中的应用 1、 开采稠油用的外表活性剂 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， 有时需将外表活性剂 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。这种稠 油乳化降粘法用到的外表活性剂有烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇酰、聚氧乙烯烷基苯酚酰、 聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺、 聚氧乙烯烷基醇酰硫酸酯钠盐等。 采出的这种水包油型乳状液， 需要将水别离出去，也要使用一些工业外表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。常用的有阳离子外表活性剂或环烷酸、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

2、要注蒸汽进行热采。提高热采效果，需要使 用外表活性剂。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。 常用的起泡剂是烷基苯磺酸盐、 a a- -烯烧磺酸盐、石油磺酸盐、磺烧基化的聚氧乙烯烷基醇 酰和磺烷基化的聚氧乙烯烷基苯酚酰等。 由于含氟外表活性剂， 外表活性高，对酸、碱、氧、 热及油稳定，故含氟外表活性剂是理想的高温起泡剂。 为了使分散的油易于通过地层的孔喉 结构，或使地层外表的油易被驱出， 需要使用称之为薄膜扩散剂的外表活性剂， 常用的是氧 烷基化酚醛树脂高分子外表活性剂。 2 2、 开采含蜡原油用外表活性剂 开采含蜡原油，需要经常进行防蜡和清蜡。 外表活性剂作

3、为防蜡剂和清蜡剂。 防蜡用的有油 溶外表活性剂和水溶性外表活性剂。 前者通过改变蜡晶外表的性质而起防蜡作用。 常用的油 溶性外表活性剂是石油磺酸盐和胺型外表活性剂。水溶性外表活性剂是通过改变结蜡外表 如油管、抽油杆及设备外表 的性质而起防蜡作用。可用的外表活性剂有烷基磺酸钠、季 铉盐、烷烧聚氧乙烯酰、芳烧聚氧乙烯酰及其它们的磺酸钠盐等。 清蜡用的外表活性剂也分 两个方面，油溶性用于油基清蜡剂，水溶性的磺酸盐型、季铉盐型、聚酰型、吐温型、 OPOP 型外表活性剂、硫酸酯盐化或磺烧基化的平平加型与 OPOP 型外表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

4、清蜡剂有机地结合起来， 生产出混合型清蜡剂。这种清蜡剂以芳香烧和混合芳香烧作油相， 以具有清蜡作用的乳化剂 作水相。中选择的这种乳化剂为具有适当浊点的非离子型外表活性剂时， 就可使它在油井结 蜡段以下温度到达或超过它的浊点， 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。 3 3、 稳定粘土使用的外表活性剂 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。 防止粘土膨胀可用，如胺 盐型、季铉盐型、毗嚏盐型、咪哩咻盐等阳离子外表活性剂。 防止粘土矿物颗粒运移可用的 有含氟的非离子一阳离子外表活性剂。 4 4、 酸化措施使用的外表活性剂 为了提高酸化效果，

5、一般在酸液中需参加多种添加剂。 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。如阳离子外表活性剂中的脂肪胺盐酸盐、 季铉盐、毗嚏盐 和两性外表活性剂中的磺酸盐化、 愈甲基化、磷酸酯盐化或硫酸酯盐化的聚氧乙烯烷基苯酚 酰等。有些外表活性剂如十二烷基磺酸和它的烷基胺盐， 可将酸液乳化在油中， 产生油包酸 乳状液，以此乳状液作为酸化工业液，亦起缓速作用。 有些外表活性剂可作为酸化液防乳化剂， 具有分支结构的外表活性剂如聚氧乙烯聚氧丙烯丙 二醇酰、聚氧乙烯聚氧丙烯五乙烯六胺均可作为酸化防乳化剂。 有些外表活性剂可作为乏酸助排剂， 可作为助排剂的外表活性剂有胺盐型、 季铉盐型、毗嚏 盐

6、型、非离子型、两性及含氟外表活性剂等。 有些外表活性剂可作为酸化防淤渣剂，如油溶性外表活性剂， 如烷基酚、脂肪酸、 烷基苯磺 酸、季铉盐等。因它们酸溶性不好，可用非离子型外表活性剂将它们分散在酸液中。 为了提高酸化效果，需要在酸液中参加润湿反转剂，将近井地带的润湿性由亲油反转为亲水。 聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇酰与磷酸酯盐化的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇酰的混合物等， 被地层 吸附为第吸附层，而起到润湿反转作用。 另外，还有一些外表活性剂， 如脂肪胺盐酸盐、 季铉盐或非离子 一阴离子外表活性剂作为起 泡剂，制成泡沫酸工作液， 到达缓速缓蚀深部酸化之目的， 或以此制成泡沫作为酸化的前置 液，将它们注入地层

7、后，再注酸液。泡沫中的气泡产生的 JaminJamin 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。 5 5、 压裂措施使用的外表活性剂 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， 到达增产增注目的。 有些压裂液是用外表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、非离子型和两性外表活 性剂。假设用稠化水作外相，以油作内相，可配得稠化水包油压裂液聚合物乳状液 。这种 压裂液能使用 160 C160 C 以下的温度下，并能自动破乳排液。 泡沫压裂液是以水为分

8、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、季铉盐和 OPOP 型外表活性剂均可作为起泡剂。起 泡剂在水中的浓度一般是 0.50.5 2%,2%,气相体积与泡沫体积的比值在 0.50.5- -0.90.9 范围。 油基压裂液是以油作溶剂或分散介质配成的压裂液。现场应用最多的油是原油或其重储分， 为了改良其粘温性能，需要参加油溶石油磺酸盐分子量 300 300 750750。油基压裂液也包括油 包水压裂液和油泡沫压裂液。 前者用的乳化剂是油溶性的阴离子型外表活性剂、 阳离子外表 活性剂和非离子外表活性剂，后者用的稳泡剂是含氟的高分子外表活

9、性剂。 水敏地层压裂液，是用醇如乙二醇与油如煤油混合物作为分散介质，用液体二氧化 碳作为分散相，用硫酸酯盐化的聚氧乙烯烷基醇酰作乳化剂或起泡剂配成的乳状液或泡沫， 压裂水敏地层。 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。与外表 活性剂有关的是酸泡沫和酸乳状液， 前者用烷基磺酸盐或烷基苯磺酸盐作起泡剂， 后者是用 磺酸盐型外表活性剂为乳化剂。 压裂液也同酸化液一样使用外表活性剂作为防乳化剂、 助排剂和润湿反转剂，在此不再多叙。 6 6、 调剖、堵水措施用外表活性剂 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

10、增产措施。其中的一些调剖堵水方法，经常用到一些外表活性剂。 HPC/SDSHPC/SDS 冻胶调剖剂，由羟丙基纤维素 HPCHPC与十二烷基硫酸酯钠盐SDSSDS在淡水中 配成。 烷基磺酸钠和烷基三甲基氯化铉，分别溶于水中， 配成两种工作液，先后注入地层，在地层 中两种工作液相迂，产生烷基三甲基胺的烷基亚硫酸酯沉淀，封堵高渗透层。 聚氧乙烯烷基苯酚酰，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。 以季铉盐型外表活性剂作为起泡剂溶于硫酸铉同水玻璃配成的硅酸溶胶中注入地层， 然后注

11、 不冷凝气体 天然气或氯气 ，那么可在地层中先产生以液体为分散介层的泡沫，随后硅酸溶 胶胶凝，就产生了以固体为分散介质的泡沫，起到堵塞高渗透层及调剖作用。 以磺酸盐型外表活性剂为起泡剂， 以高分子化合物作为稠化稳泡剂， 再注气体或产生气体的 物质，在地面或地层生成水基泡沫， 这种泡沫在油层，外表活性剂大量移至油水界面， 引起 泡沫破坏，故不堵油层，是一种选择性和油井堵水剂。 油基水泥堵水剂是水泥在油中的悬浮体， 水泥外表亲水，当它进入出水层时， 水置换水泥表 面的油井与水泥作用，使水泥固化封堵出水层。为改善这种堵剂的流动性，通常参加愈酸盐 型及磺酸盐型外表活性剂。 水基胶束液溶堵水剂， 是由石

12、油磺酸铉、 烧类及醇类等为主要成分的一种胶束溶液， 在地层 中迂高含盐水，可变粘稠，到达堵水作用。 水基或油基阳离子外表活性剂溶液堵水剂， 是以烷基愈酸盐和烷基氯化铉盐活性剂为主要成 分，只适用于砂岩地层。 活性稠油堵水剂，它是一种溶有油包水型乳化剂的稠油， 在地层迂水后产生高粘的油包水乳 状液，到达堵水目的。 水包油堵水剂，是以阳离子型外表活性剂作为水包油型乳化剂，将稠油乳化在水中配成。 7 7、 防砂措施用外表活性剂 防砂作业前，需要注一定量的由外表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，多数是阴离子外表活性剂。 8 8、 原油脱水用外表活性剂 在

13、一、二次采油阶段，采出的原油多用油包水型破乳剂。 已开展了三代产品，第一代是愈酸 盐，硫酸盐和磺酸盐。第二代是低分子非离子外表活性剂如 OPOP、平平加和磺化跷麻油等。 第三代为高分子非离子外表活性剂。 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铉、 二癸基二甲基氯化铉， 它们可与阴离子类型的乳化剂反 应，改变其亲水油平衡值，或吸附在水湿性粘土颗粒外表，改变其润湿性， 破坏水包油型乳 状液。另外一些可作为油包水型乳化剂的阴离子外表活性剂以及油溶性的非离子外表活性 剂，也可用作为水包油型乳状液破乳剂。 9 9、 水处理用外表

14、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到达回注要求。 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。 因此，要使用缓蚀剂、防垢剂、 杀菌剂、除氧剂、除油剂及絮凝剂等，涉及工业外表活性剂的有如下方面： 用作缓蚀剂的工业外表活性剂有烷基磺酸、 烷基苯磺酸、全氟烷基磺酸的盐类，直链烷基胺 盐类、季铉盐类、烷基毗嚏盐类、咪哩咻及其衍生物的盐类、聚氧乙烯烷基醇酰类、聚氧乙 烯二烷基丙焕醇、聚氧乙烯松香胺、聚氧乙烯十八胺以及聚氧乙烯烷基醇酰烷基磺酸盐， 各 种季胺基内盐，二聚氧乙烯基烷基及其衍生物的内盐。 用作防垢剂的外表活性剂有磷酸酯盐、 硫酸酯盐、醋酸盐

15、、愈酸盐及其它们的聚氧乙烯基化 合物。磺酸酯盐、愈酸盐的热稳定性明显优于磷酸酯盐、硫酸酯盐。 用于杀菌剂的工业外表活性剂有直链烷基胺盐类、 季胺盐类、烷基毗嚏盐类、咪哩咻及其衍 生物的盐类、多种季铉内盐、二聚氧乙烯基烷基及其衍生物的内盐。 用于除油剂的工业外表活性剂，主要是具有分支结构和含二硫代愈酸钠基的外表活性剂。 1010、 化学驱油用外表活性剂 一、二次采油可采出 25%25% 50%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， 即向注入水中参加一些化学剂， 提高水 驱效率。在所用化学剂之中，有些属于工业外表活性剂，其情况

16、简要介绍如下： 以外表活性剂为主剂的化学驱油方法， 称之为外表活性剂驱。外表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。 由于砂岩地层外表带负电， 所以使用的外表 活性剂主要是阴离子型外表活性剂，而且大局部是磺酸盐型外表活性剂。 它是使用磺化剂如 三氧化硫将芳香烧含量高的石油储分磺化， 再用碱中和制成。其规格：活性物 50% 50% 80%,80%, 矿物油 5% 5% 30%,30%,水 2% 2% 20%20%，硫酸钠 1%1% 6%6%。石油磺酸盐耐温不耐盐，不耐高价金属 离子。合成磺酸盐是由相应的烧类，用相应的合成方法制得。其中的 a a 一烯烧磺酸盐，特别 耐盐

17、，耐高价金属离子。另外一些阴离子 一非离子型外表活性剂及愈酸盐型外表活性剂， 也 可用于驱油。外表活性剂驱油要用两种助剂： 一种是助外表活性剂，如异丁醇、二乙二醇丁 酰、尿素、环丁砚、亚烯基苯磺酸盐等，另一种是电介质，包括酸碱盐，主要是盐，它们可 减少外表活性剂的亲水性，相对增加亲油性，亦是改变活性剂的亲水亲油平衡值而起作用。 为了减少外表活性剂的损耗， 提高经济效果，外表活性剂驱，还要使用称之为牺牲剂的化学 物质。可作为牺牲剂的物质，有碱性物质和多元愈酸及其盐类， 低聚物和高聚物也可作为牺 牲剂，木质素磺酸盐及其改性物是一种牺牲剂。 使用两种或两种以上化学驱油主剂的驱油方法， 称之为复合驱，与外表活性剂有关的这种驱 油方法有：外表活性