淺談表面活性劑在特殊油藏原油開采中的一些應用

李菊芳(中石油克拉瑪依石化有限責任公司，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引言

石油在我國工業生產和發展中有至關重要的作用，石油行業是國家經濟發展的命脈，能夠維持國家經濟發展的穩定性。隨著社會的快速發展，全世界對石油的需求量都在不斷上升，所以提高石油的開采效率是當下最緊要的問題。表面活性劑作為一種輔助性產品，在石油的工業生產中有重要作用，隨著石油行業的發展，表面活性劑的使用也越來越廣泛。所以石油開采單位應該充分了解表面活性劑的性質和用法，將其合理應用在石油的開采工作中，能夠有效提高原油的開采效率。

1 表面活性劑及其性能

1.1 概述

表面活性劑可以吸附在原油的表面，跟其他物質發生反應后會形成具有特殊作用的化學物質，這種化學物質具有驅油、堵水、酸化和防蠟清蠟等作用。隨著石油行業的發展，表面活性劑的使用更加廣泛，可以在不同的實際應有中發揮其獨特的作用，而且使用效果非常明顯。表面活性劑在不同的采油階段或方式中使用時，其作用和效果都是不同的。

1.2 表面活性劑的分類

表面活性劑能否在水溶液中發生解離，解離后產生的帶電荷類型對表面活性劑進行分類[1]。

(1)非離子表面活性劑。在水溶液中不會產生離子，所以這類表面活性劑穩定性高，很難受到強電解質的影響，同時還耐酸堿、高溫、氧化劑等，不容易發生生物降解，與其它表面活性劑有較好的相容性，在水溶液和有機溶液中溶解性能較好。這種活性劑不會強烈的吸附在一般固體的表面。

(2)陰離子表面活性劑。只要能夠溶于水并且能夠發生電離產生陰離子的表面活性劑都可以叫做陰離子型表面活性劑。這類表面活性劑原料較為常見，加工簡單、成本低但是性能好。在合成表面活性劑生產中比重較大。

(3)陽離子表面活性劑。這類活性劑在原油開采過程中能夠發揮其獨特的性能。在原油采收時，如果遇到油水同層，可以使用選擇性封堵劑堵水；如果油水不同層，就需要使用非選擇性封堵劑。當表面活性劑進入到水層時，就會吸附在被水沖刷出來的砂巖表面，讓水層位由親水變成親油，增加水的流動阻力，達到堵水的目的。

(4)兩性離子表面活性劑。這類表面活性劑同時有兩種離子性質，本質上就是由陽離子和陰離子組成的表面活性劑，在疏水基一端既有陰離子又有陽離子，將兩種結合在一起后形成兩性離子表面活性劑。

1.3 表面活性劑產品的技術要求

(1)必須要具備良好的溶解性、耐高溫、耐高鹽和抗水硬度的性能。

(2)能夠有效降低油水界面的張力，確保界面的張力在濃度較低的情況下能夠達到超低界面張力，而且在濃度范圍較寬時，驅油能力更強。通常情況下，油水界面的張力在注水開發后期能夠達到20～30mN/m，利用表面活性劑后界面張力可以達到10-3～10-2mN/m。

(3)巖石表面上的被吸附量會小一些，通常都會低于1mg/g。(4)在地層介質中，擴散速度應該較大。

(5)表面活性劑的性能不易被粘土的礦物成分、含量以及溫度等因素影響。

(6)具有很好的經濟實用價值，在產品的投入上具有一定的優勢。

目前，在所有的表面活性劑中，種類最多的就是陰離子，陽離子型是最少的。

2 表面活性劑在鉆井中的應用

在鉆井時，為了保證鉆井的效率和生產安全，必須使用鉆井液來輔助工作，鉆井液的使用，對鉆井工作有重要作用。為了提高鉆井液的使用性能，可以加入適當的添加劑配合使用，例如消泡劑、乳化劑、稀釋分散劑、防水劑、防腐劑、潤滑劑等。這些類型的添加劑，大多都跟表面活性劑有關[2]。

2.1 消泡劑、起泡劑

這類物質的主要作用就是清除掉鉆井液中的泡沫，給鉆井液的液柱造成一定的壓力，防止鉆井時發生井噴以及井塌事故。最常使用的消泡劑包含了甘油聚醚、脂肪醇酰胺等；起泡劑常用來配置充氣鉆井液以及泡沫泥漿，這種液體可以提高低壓油層的鉆井效率，用來鉆水敏性底層，防止地層出現膨脹，還能有效防止易漏地層漏失鉆井液。常用的起泡劑有烷基磺酸鹽、烯基磺酸鹽等。

2.2 乳化劑

鉆井要求不同，用到的鉆井液也會不同，例如水包油或者是油包水型乳化泥漿。乳化劑主要有乳化和潤濕兩種作用。在石油鉆井過程中，使用的乳化劑一般都是由多種表面活性劑形成的復配物，常用乳化劑的表面活性劑主要有石油硫磺酸、磺化琥珀酸鹽、磺化油酸鈉等。

2.3 稀釋分散劑

如果鉆井液中的粘土和鉆屑達到一定濃度時，就會形成空間網狀結構，水中蘊含的高架陽離子對這種結構有促進作用，阻礙了鉆井液的流動性。所以在鉆井液中加入適當的稀釋分散劑可以打破這種結構，釋放出自由水，使鉆井液恢復流動。通常使用稀釋分散劑的表面活性劑主要為木質素硫酸鹽、磺甲基化物、鉀鹽等。

2.4 潤濕劑

在鉆井液中加入適當的潤濕劑能夠改善鉆井液的潤滑性，達到潤濕鉆桿、提高鉆速的目的，避免出現卡鉆問題。通常作為潤濕劑的表面活性劑種類有很多，例如十二烷基苯硫酸鈉、磺酸銨、月桂酸聚環氧乙烷酯等，還有一些石蠟原油和非離子表面活性劑形成的配合物。

3 表面活性劑在采油中的應用

3.1 驅油劑

在石油開采過程中，通常都會用到驅油劑，這種物質中含有多種表面活性劑。但是在使用前一定要仔細篩選，特別是聚合物和石油磺酸鹽。聚合物本身對外界的張力影響不大，但是像聚丙烯酰胺這類物質內含大量的聚合物，在驅油時，有獨特的效果。根據研究也發現石油磺酸鹽跟我國的大慶油田非常匹配[3]。

3.2 堵水劑

這類物質通常會用在控制油井水中，堵水劑的使用能夠提高原油的采收率，封堵油層中的大孔道和一些裂縫，使油水隔離開來，能夠控制采油過程中液態水的滲透率。常用到的表面活性劑主要有三種，乳狀液型、泡沫型和沉淀型。乳狀型堵水劑主要由石油磺酸鹽乳化劑、油和水組成，用來封堵高滲透層以及裂縫，防止滲水；泡沫型堵水劑主要由起泡劑、氣和水組成，通過變形產生附加壓力，防止流體通過，封堵高滲水層和裂縫；沉淀型堵水劑主要由羧基表面活性劑跟地層水中的鈣鎂離子發生反應后，形成沉淀，能夠有效封堵裂縫。

3.3 酸化用添加劑

很多石油生產企業為了提高酸化的效果，一般都會將表面活性劑當做酸化緩沖劑來使用，跟酸液配合在一起使用，能夠讓酸液很容易被地層吸附。那些被吸附的酸液與原油混合后，其中含有的表面活性劑會跟原油中的一些物質發生反應，從而有效提高酸液的酸化效果，提高開采原油的質量，確保能更好的投入到后面的使用中。所以很多石油生產企業都會使用一些酸化的緩沖劑來提高酸化效果，確保生產出來的油品能夠滿足后續的使用標準。還有一些可以將酸液乳化后形成油包酸乳狀液的表面活性劑，例如十二烷基磺酸等，這些物質都可以被酸化緩沖劑當做酸化緩沖劑，而且表面活性劑還可以作為酸化液防乳化劑和酸助排擠等。

在現代石油生產工藝中，通常會用到非離子型表面活性劑，主要是為了改變油井近井區域的親油性，讓表面活性劑分散在酸液中后，再加入潤濕反轉劑，注入到油井中。不僅可以將近井區域的親油性轉變為親水性，還能提高酸化的效果。潤濕反轉劑在使用了表面活性劑以后酸化效果明顯提升，地層表面的物質跟潤濕反轉劑發生反應后，會產生地吸附層，從而引發化學反應[4]。

3.4 稠油使用的表面活性劑

石油生產企業在生產石油時，常常開采出的石油粘稠度很高，這種稠油是不能直接在后續的工業生產中使用的，所以要想達到使用標準就必須降低稠油的黏度。石油生產企業為了確保生產和開采出來的油品能夠在工業生產中使用，都會使用表面活性劑來降低稠油的黏度，在這個過程中會使用到多種表面活性劑。當表面活性劑跟稠油互相混合后，會能讓稠油輕易被提取到水面，從而能夠投入到后續的使用中。降低稠油的黏度，需要用到的工藝相對簡單，材料也比較普遍，可以在石油開采中廣泛使用。企業在開采石油時，用這樣的方法可以提高人工的安全保障，還能降低使用成本，給企業增加收益。

3.5 蠟原油使用表面活性劑

在長期的實驗和石油開采工作中，石油企業為了防蠟，通常會用到油溶性表面活性劑以及水溶性表面活性劑，做了防蠟處理后，才有避免含蠟較高的原油被采出，并投入到工業生產中。除了原油的防蠟，清蠟過程中也會用到表面活性劑，石油公司生產出來的石油，石油的清潔性跟表面活性劑的使用相關聯。一般原油開采出來后，含有的蠟清理起來是非常困難的，而且這項工藝一直也是石油開采的重點和難點項目。充分利用表面活性劑能夠很好的解決這項清潔難題，它能夠讓原油中的油基和水基結合，從而將蠟分離。在現代技術的發展下，已經可以將防蠟和清蠟兩項工作結合在一起來完成相應的操作，主要是利用表面活性劑將油基和水基結合起來，形成混合型清蠟劑，這種物質在非離子型表面活性劑的作用下，具有濁點的特性，讓原油在結蠟前破乳，然后分離成兩種清蠟劑，達到防蠟清蠟的目的。

4 結語

石油作為國家經濟發展的命脈，一直是國家重點關注的項目。石油作為不可再生資源，在開采的過程中，一定要提高使用的開采效率和使用價值，節約資源，促進國家經濟的發展。現在很對石油生產企業在開采和生產石油時，都會用到表面活性劑，這樣不僅能夠讓原油滿的開采和生產滿足現代工業的使用要求，還能降低企業的投入成本，增加企業的經濟效益。目前表面活性劑的開發和研究工作得到了更多人的認可和支持，隨著國家科技水平的提升，對新產品的研究也會更有益，表面活性劑也能更加廣泛的應用在石油開采工作中，促進我國石油行業的發展。