وفقا لطريقة تصنيف المواد الكيميائية في حقول النفط، يمكن تصنيف المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة في حقول النفط حسب التطبيق إلى مواد خافضة للتوتر السطحي للحفر، ومواد خافضة للتوتر السطحي للإنتاج، ومواد خافضة للتوتر السطحي لاستخلاص النفط المعزز، ومواد خافضة للتوتر السطحي لجمع/نقل النفط والغاز، ومواد خافضة للتوتر السطحي لمعالجة المياه.
مواد الحفر السطحية
من بين المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة في حقول النفط، تُشكل المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة في الحفر (بما في ذلك إضافات سوائل الحفر ومواد التدعيم) النسبة الأكبر من الاستهلاك، حيث تُمثل حوالي 60% من إجمالي استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي في حقول النفط. أما المواد الخافضة للتوتر السطحي المُستخدمة في الإنتاج، ورغم صغر كميتها نسبيًا، فهي أكثر تطورًا من الناحية التكنولوجية، حيث تُشكل حوالي ثلث الإجمالي. وتتمتع هاتان الفئتان بأهمية بالغة في تطبيقات المواد الخافضة للتوتر السطحي في حقول النفط.
في الصين، تُركز الأبحاث على مجالين رئيسيين: تعظيم استخدام المواد الخام التقليدية وتطوير بوليمرات صناعية جديدة (بما في ذلك المونومرات). أما على الصعيد الدولي، فتُعدّ أبحاث إضافات سوائل الحفر أكثر تخصصًا، مُركزةً على البوليمرات الصناعية المحتوية على مجموعة حمض السلفونيك كأساسٍ لمنتجات مُختلفة، وهو اتجاه يُرجّح أن يُشكّل التطورات المستقبلية. وقد تحققت إنجازاتٌ في مُخفّضات اللزوجة، وعوامل التحكم في فقدان السوائل، ومواد التشحيم. والجدير بالذكر أنه في السنوات الأخيرة، تم اعتماد مُخفّضات التوتر السطحي الكحولية البوليمرية ذات تأثيرات نقطة السحب على نطاق واسع في حقول النفط المحلية، مُشكّلةً سلسلةً من أنظمة سوائل الحفر البوليمرية الكحولية. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت سوائل الحفر القائمة على ميثيل غلوكوزيد والجلسرين نتائج تطبيقية ميدانية واعدة، مما دفع عجلة تطوير مُخفّضات التوتر السطحي للحفر. حاليًا، تشمل مُخفّضات التوتر السطحي لسوائل الحفر في الصين 18 فئةً تضم أكثر من ألف نوع، ويبلغ استهلاكها السنوي قرابة 300,000 طن.
مواد خافضة للتوتر السطحي للإنتاج
بالمقارنة مع مواد التنشيط السطحي المستخدمة في الحفر، فإن مواد التنشيط السطحي الإنتاجية أقل تنوعًا وكمية، وخاصةً تلك المستخدمة في التحميض والتكسير. في مواد التنشيط السطحي المستخدمة في التكسير، تركز الأبحاث المتعلقة بعوامل التبلور بشكل أساسي على صمغ النباتات الطبيعية المعدلة والسليلوز، إلى جانب البوليمرات الاصطناعية مثل بولي أكريلاميد. في السنوات الأخيرة، كان التقدم العالمي في مجال مواد التنشيط السطحي السائلة الحمضية بطيئًا، مع تحول التركيز في البحث والتطوير نحومثبطات التآكلللتحميض. تُطوَّر هذه المثبطات عادةً عن طريق تعديل أو مزج المواد الخام المتاحة، بهدف مشترك يتمثل في ضمان انخفاض أو انعدام السمية، وذوبان الزيت/الماء أو تشتته. وتُعد المثبطات المخلوطة القائمة على الأمين، والأمونيوم الرباعي، والكحول الألكايني شائعة الاستخدام، بينما انخفض استخدام المثبطات القائمة على الألدهيدات بسبب مخاوف السمية. وتشمل الابتكارات الأخرى معقدات حمض الدوديسيل بنزين السلفونيك مع الأمينات منخفضة الوزن الجزيئي (مثل: الإيثيلامين، والبروبيلامين، والأمينات الأولية C8-18، وديثانولاميد الأوليك)، ومستحلبات الأحماض في الزيت. في الصين، تأخرت الأبحاث المتعلقة بمواد الفاعل بالسطح المستخدمة في سوائل التكسير والتحميض، مع تقدم محدود في مجال مثبطات التآكل. ومن بين المنتجات المتاحة، تهيمن المركبات القائمة على الأمين (الأميدات الأولية والثانوية والثالثية أو الرباعية ومزائجها)، تليها مشتقات الإيميدازولين كفئة رئيسية أخرى من مثبطات التآكل العضوية.
مواد فعالة سطحية لجمع/نقل النفط والغاز
بدأ البحث والتطوير في مجال المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة في تجميع ونقل النفط والغاز في الصين في ستينيات القرن الماضي. ويوجد اليوم 14 فئة تضم مئات المنتجات. وتُعدّ مزيلات مستحلبات النفط الخام الأكثر استهلاكًا، حيث يبلغ الطلب السنوي عليها حوالي 20,000 طن. وقد طورت الصين مزيلات مستحلبات مصممة خصيصًا لحقول النفط المختلفة، ويلبي العديد منها المعايير الدولية المعمول بها في التسعينيات. ومع ذلك، لا تزال مثبطات نقطة الصب، ومحسنات التدفق، ومخفضات اللزوجة، وعوامل إزالة/منع الشمع محدودة، ومعظمها منتجات ممزوجة. وتُشكل المتطلبات المتباينة لخصائص النفط الخام المختلفة لهذه المواد الخافضة للتوتر السطحي تحديات ومتطلبات متزايدة لتطوير منتجات جديدة.
مواد خافضة للتوتر السطحي لمعالجة مياه حقول النفط
تُعدّ مواد معالجة المياه فئةً أساسيةً في تطوير حقول النفط، حيث يتجاوز استهلاكها السنوي 60,000 طن، حوالي 40% منها مواد خافضة للتوتر السطحي. ورغم الطلب الكبير، فإن الأبحاث المتعلقة بمواد خافضة للتوتر السطحي لمعالجة المياه في الصين غير كافية، ولا تزال مجموعة المنتجات غير مكتملة. تُعدّ معظم المنتجات مُقتبسة من معالجة المياه الصناعية، ولكن نظرًا لتعقيد مياه حقول النفط، غالبًا ما تكون تطبيقاتها ضعيفة، وأحيانًا لا تُحقق النتائج المتوقعة. على الصعيد الدولي، يُعدّ تطوير المواد المُركّبة أكثر المجالات نشاطًا في أبحاث مواد خافضة للتوتر السطحي لمعالجة المياه، حيث يُنتج العديد من المنتجات، على الرغم من أن القليل منها مُصمّم خصيصًا لمعالجة مياه الصرف الصحي في حقول النفط.
وقت النشر: ٢٠ أغسطس ٢٠٢٥