Aplicación de surfactantes en la producción de yacimientos petrolíferos

Aplicación desurfactantesen la producción de yacimientos petrolíferos

1. Tensioactivos utilizados para la minería de petróleo pesado

Debido a la alta viscosidad y baja fluidez del petróleo pesado, trae muchas dificultades a la minería. Para extraer estos petróleos pesados, a veces es necesario inyectar una solución acuosa de surfactante en el fondo del pozo para convertir el petróleo pesado de alta viscosidad en una emulsión de petróleo en agua de baja viscosidad y extraerla a la superficie. Los surfactantes utilizados en este método de emulsificación y reducción de viscosidad de petróleo pesado incluyen alquil sulfonato de sodio, éter de alcohol alquílico de polioxietileno, éter de fenol de alquilo de polioxietileno, polioxietileno polioxipropileno polieno poliamina, sal sódica de sulfato de éter de alcohol alquílico de polioxietileno, etc. La emulsión de petróleo en agua producida necesita separar el agua y utilizar algunos surfactantes industriales como demulsionantes para la deshidratación. Estos demulsionantes son emulsionantes de agua en petróleo. Comúnmente se utilizan surfactantes catiónicos o ácidos nafténicos, ácidos asfálticos y sus sales metálicas multivalentes.

El petróleo pesado especial no puede extraerse con unidades de bombeo convencionales y requiere inyección de vapor para su recuperación térmica. Para mejorar el efecto de recuperación térmica, se utilizan surfactantes. La inyección de espuma en el pozo de inyección de vapor, es decir, la inyección de un agente espumante resistente a altas temperaturas y gas no condensable, es uno de los métodos de modulación más utilizados.

Los agentes espumantes más comunes son los alquilbencenosulfonatos, los α-olefinsulfonatos, los sulfonatos de petróleo, los éteres de alcohol alquílico de polioxietileno sulfohidrocarbilados y los éteres de fenol alquílico de polioxietileno sulfohidrocarbilados, etc. Debido a su alta actividad superficial y a su estabilidad frente a ácidos, álcalis, oxígeno, calor y aceite, los surfactantes fluorados son ideales como agentes espumantes de alta temperatura. Para facilitar el paso del aceite disperso a través de la garganta de poro de la formación, o para facilitar la expulsión del aceite en la superficie de la formación, es necesario utilizar un surfactante denominado agente difusor de película. El más común es el agente de actividad superficial de polímero de resina fenólica oxialquilada.

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1. Tensioactivos para la minería de petróleo crudo ceroso

La explotación de petróleo crudo parafinado requiere la prevención y eliminación frecuente de parafinas. Los surfactantes actúan como inhibidores y removedores de parafina. Existen surfactantes solubles en aceite y surfactantes solubles en agua utilizados para la eliminación de parafina. Los primeros desempeñan una función antiparafina modificando las propiedades de la superficie del cristal de parafina. Los surfactantes solubles en aceite comúnmente utilizados son los sulfonatos de petróleo y los surfactantes de amina. Los surfactantes solubles en agua desempeñan una función antiparafina modificando las propiedades de las superficies formadas por parafina (como tuberías de petróleo, varillas de bombeo y superficies de equipos). Los surfactantes disponibles incluyen alquilsulfonatos de sodio, sales de amonio cuaternario, éteres de polioxietileno de alcano, éteres de polioxietileno de hidrocarburos aromáticos y sus sales de sulfonato de sodio, etc. Los surfactantes utilizados para la eliminación de parafina también se dividen en dos aspectos. Los surfactantes solubles en aceite se utilizan para removedores de cera a base de aceite, y surfactantes solubles en agua de tipo sulfonato, de tipo sal de amonio cuaternario, de tipo poliéter, de tipo Tween, de tipo OP, de tipo plano y de tipo OP a base de sulfato o sulfoalquilados.surfactanteSe utilizan en depiladores a base de agua. En los últimos años, se han combinado depiladores nacionales e internacionales, y depiladores a base de aceite y de agua para producir depiladores híbridos. Este depilador utiliza hidrocarburos aromáticos e hidrocarburos aromáticos mixtos como fase oleosa, y un emulsionante con efecto depilatorio como fase acuosa. Cuando el emulsionante seleccionado es un surfactante no iónico con un punto de enturbiamiento adecuado, la temperatura por debajo de la sección de depilación del pozo petrolífero puede alcanzar o superar su punto de enturbiamiento, de modo que el depilador mixto puede... La emulsificación se rompe antes de entrar en la sección de formación de cera, y se separan dos agentes depilatorios, que desempeñan simultáneamente la función de depilatorio.

3. Tensioactivosutilizado para estabilizar la arcilla

La estabilización de la arcilla se divide en dos aspectos: la prevención de la expansión de los minerales arcillosos y la prevención de la migración de partículas minerales arcillosas. Para prevenir el hinchamiento de la arcilla, se pueden utilizar tensioactivos catiónicos, como las sales de amina, de amonio cuaternario, de piridinio y de imidazolina. Existen tensioactivos catiónicos no iónicos con flúor para prevenir la migración de partículas minerales arcillosas.

4. Tensioactivosutilizado en medidas de acidificación

Para mejorar el efecto de acidificación, generalmente se añaden diversos aditivos a la solución ácida. Cualquier surfactante compatible con la solución ácida y fácilmente adsorbido por la formación puede utilizarse como retardante de la acidificación. Por ejemplo, el clorhidrato de amina grasa, la sal de amonio cuaternario y la sal de piridina en surfactantes catiónicos, así como los alcanos de polioxietileno sulfonados, carboximetilados, con sales de éster de fosfato o de éster de sulfato en surfactantes anfotéricos, como el éter fenólico base, etc. Algunos surfactantes, como el ácido dodecilsulfónico y sus sales de alquilamina, pueden emulsionar el líquido ácido en aceite para producir una emulsión de ácido en aceite. Esta emulsión puede utilizarse como líquido industrial acidificado y también cumple una función retardante.

Algunos surfactantes pueden utilizarse como antiemulsionantes para acidificar líquidos. Los surfactantes con estructuras ramificadas, como el éter de polioxietileno polioxipropileno propilenglicol y la polioxietileno polioxipropileno pentaetilen hexaamina, pueden utilizarse como antiemulsionantes acidificantes.

Algunos surfactantes pueden utilizarse como auxiliares de drenaje en casos de deficiencia de ácido. Entre los surfactantes que pueden utilizarse como auxiliares de drenaje se incluyen las sales de amina, las sales de amonio cuaternario, las sales de piridinio, los surfactantes no iónicos, los anfotéricos y los que contienen flúor.

Algunos surfactantes pueden emplearse como agentes anti-lodos acidificantes, como los surfactantes solubles en aceite, como los alquilfenoles, ácidos grasos, ácidos alquilbencenosulfónicos, sales de amonio cuaternario, etc. Debido a que tienen poca solubilidad en ácido, se pueden utilizar surfactantes no iónicos para dispersarlos en la solución ácida.

Para mejorar el efecto de acidificación, es necesario añadir un agente de reversión de la humectación a la solución ácida para revertir la humectabilidad de la zona cercana al pozo de lipofílica a hidrófila. La formación adsorbe mezclas de éteres de alcohol alquílico de polioxietileno polioxipropileno y éteres de alcohol alquílico de polioxietileno polioxipropileno con sales de fosfato para formar la tercera capa de adsorción, que contribuye a la humectación y la reversión.

Además, existen surfactantes, como el clorhidrato de amina grasa, las sales de amonio cuaternario o los surfactantes no iónicos-aniónicos, que se utilizan como agentes espumantes para elaborar fluidos de trabajo ácidos para espumas, con el fin de retardar la corrosión y la acidificación profunda. A partir de estos, se fabrican espumas que se utilizan como prefluido para la acidificación. Tras inyectarse en la formación, se inyecta la solución ácida. El efecto Jamin, producido por las burbujas en la espuma, puede desviar el líquido ácido, forzándolo a disolver principalmente la capa de baja permeabilidad, mejorando así el efecto de acidificación.

5. Tensioactivos utilizados en medidas de fracturación

Las medidas de fracturación se utilizan a menudo en yacimientos petrolíferos de baja permeabilidad. Utilizan presión para abrir la formación y formar fracturas, y utilizan apuntalante para sostener las fracturas, reduciendo la resistencia al flujo del fluido y logrando así aumentar la producción y la atención. Algunos fluidos de fracturación se formulan con surfactantes como uno de sus ingredientes.

Los fluidos de fracturación de aceite en agua se formulan con agua, aceite y emulsionantes. Los emulsionantes utilizados son surfactantes iónicos, no iónicos y anfotéricos. Si se utiliza agua espesada como fase externa y aceite como fase interna, se puede preparar un fluido de fracturación de aceite en agua espesado (emulsión polimérica). Este fluido de fracturación puede utilizarse a temperaturas inferiores a 160 °C y puede romper emulsiones y drenar fluidos automáticamente.

El fluido de fracturación por espuma utiliza agua como medio de dispersión y gas como fase dispersa. Sus componentes principales son agua, gas y agente espumante. Los alquilsulfonatos, alquilbencenosulfonatos, sales de ésteres de alquilsulfato, sales de amonio cuaternario y surfactantes OP pueden utilizarse como agentes espumantes. La concentración de agente espumante en agua suele ser del 0,5 al 2 %, y la relación entre el volumen de la fase gaseosa y el volumen de la espuma oscila entre 0,5 y 0,9.

El fluido de fracturación a base de aceite es un fluido de fracturación formulado con aceite como disolvente o medio de dispersión. El aceite más comúnmente utilizado en la planta es el crudo o su fracción pesada. Para mejorar sus propiedades de viscosidad y temperatura, se debe añadir sulfonato de petróleo soluble en aceite (peso molecular 300-750). Los fluidos de fracturación a base de aceite también incluyen fluidos de fracturación de agua en aceite y fluidos de fracturación de espuma de aceite. Los emulsionantes utilizados en los primeros son surfactantes aniónicos, catiónicos y no iónicos solubles en aceite, mientras que los estabilizadores de espuma utilizados en los segundos son surfactantes poliméricos con flúor.

El fluido de fracturación de formaciones sensibles al agua utiliza una mezcla de alcohol (como etilenglicol) y aceite (como queroseno) como medio de dispersión, dióxido de carbono líquido como fase dispersa y éter de alcohol alquílico de polioxietileno con sales de sulfato como emulsionante. También se puede utilizar una emulsión o espuma formulada con un agente espumante para fracturar formaciones sensibles al agua.

El fluido de fracturación utilizado para la fracturación y la acidificación es a la vez un fluido de fracturación y un fluido acidificante. Se utiliza en formaciones carbonatadas, y ambas medidas se llevan a cabo simultáneamente. La espuma ácida y la emulsión ácida están relacionadas con los surfactantes. El primero utiliza alquilsulfonato o alquilbencenosulfonato como agente espumante, y el segundo utiliza un surfactante de sulfonato como emulsionante. Al igual que los fluidos acidificantes, los fluidos de fracturación también utilizan surfactantes como antiemulsionantes, coadyuvantes de drenaje y agentes de reversión de la humectación, que no se abordarán aquí.

6. Utilice surfactantes para controlar el perfil y las medidas de bloqueo del agua.

Para mejorar el efecto de desarrollo de la inyección de agua y suprimir el aumento del contenido de agua en el crudo, es necesario ajustar el perfil de absorción de agua en los pozos de inyección y aumentar la producción mediante el bloqueo del agua en los pozos de producción. Algunos métodos de control del perfil y bloqueo del agua suelen utilizar surfactantes.

El agente de control del perfil de gel HPC/SDS está compuesto de hidroxipropilcelulosa (HPC) y dodecil sulfato de sodio (SDS) en agua dulce.

El alquilsulfonato de sodio y el cloruro de alquiltrimetilamonio se disuelven en agua, respectivamente, para preparar dos líquidos de trabajo, que se inyectan en la formación uno tras otro. Ambos líquidos de trabajo interactúan en la formación para producir alquiltrimetilamina. El sulfito precipita y bloquea la capa de alta permeabilidad.

Los éteres de alquil fenol de polioxietileno, los sulfonatos de alquil arilo, etc. se pueden usar como agentes espumantes, se disuelven en agua para preparar un fluido de trabajo y luego se inyectan en la formación alternativamente con fluido de trabajo de dióxido de carbono líquido, justo en la formación (principalmente la capa de alta permeabilidad) forma espuma, produce bloqueos y juega un papel en el control del perfil.

Utilizando un surfactante de amonio cuaternario como agente espumante, disuelto en un sol de ácido silícico compuesto de sulfato de amonio y silicato de sodio, e inyectándolo en la formación, y luego inyectando gas no condensable (gas natural o cloro), se puede generar primero una forma líquida en la formación. La espuma en la capa intermedia de dispersión, seguida de la gelificación del sol de ácido silícico, produce una espuma con un sólido como medio de dispersión, que actúa como taponador de la capa de alta permeabilidad y controla el perfil.

Utilizando surfactantes de sulfonato como agentes espumantes y compuestos poliméricos como espesantes estabilizadores de espuma, y ​​luego inyectando gas o sustancias generadoras de gas, se genera una espuma a base de agua en el suelo o en la formación. Esta espuma es tensioactiva en la capa de petróleo. Una gran cantidad del agente se desplaza a la interfaz petróleo-agua, causando la destrucción de la espuma, por lo que no bloquea la capa de petróleo. Es un agente selectivo que bloquea el agua en pozos petrolíferos.

El agente bloqueador de agua para cemento a base de aceite es una suspensión de cemento en aceite. La superficie del cemento es hidrófila. Al penetrar en la capa productora de agua, el agua desplaza la interacción entre el pozo petrolífero y el cemento en la superficie del mismo, provocando que este se solidifique y bloquee la capa productora de agua. Para mejorar la fluidez de este agente bloqueador, se suelen añadir surfactantes de tipo carboxilato y sulfonato.

El agente bloqueador de agua micelar líquido soluble a base de agua es una solución micelar compuesta principalmente de sulfonato de amonio de petróleo, hidrocarburos y alcoholes. Contiene agua con alto contenido de sal y se vuelve viscoso para lograr un efecto bloqueador de agua.

El agente bloqueador de agua en solución surfactante catiónica a base de agua o aceite se basa en agentes activos de sal de carboxilato de alquilo y cloruro de alquil amonio y solo es adecuado para formaciones de arenisca.

El agente bloqueador de agua activo para petróleo pesado es un tipo de petróleo pesado disuelto en un emulsionante de agua en aceite. Produce una emulsión de agua en aceite altamente viscosa tras la deshidratación de la formación para lograr el objetivo de bloquear el agua.

El agente bloqueador de agua de aceite en agua se prepara emulsionando aceite pesado en agua utilizando un surfactante catiónico como emulsionante de aceite en agua.

7. Utilice surfactantes para medidas de control de arena.

Antes de las operaciones de control de arena, se debe inyectar una cierta cantidad de agua activada preparada con surfactantes como prefluido para prelimpiar la formación y mejorar el control de arena. Actualmente, los surfactantes más utilizados son los aniónicos.

8. Tensioactivo para la deshidratación del petróleo crudo

En las etapas de recuperación primaria y secundaria de petróleo, se suelen utilizar demulsionantes de agua en aceite para el crudo extraído. Se han desarrollado tres generaciones de productos. La primera generación está compuesta por carboxilato, sulfato y sulfonato. La segunda generación está compuesta por surfactantes no iónicos de bajo peso molecular, como OP, Pingpingjia y aceite de ricino sulfonado. La tercera generación está compuesta por surfactantes no iónicos poliméricos.

En las últimas etapas de la recuperación secundaria y terciaria de petróleo, el crudo producido se presenta principalmente en forma de emulsión de aceite en agua. Se utilizan cuatro tipos de demulsionantes, como el cloruro de tetradeciltrimetiloxiamonio y el cloruro de didecildimetilamonio. Estos pueden reaccionar con emulsionantes aniónicos para modificar su valor de equilibrio hidrofílico del aceite o adsorberse en la superficie de partículas arcillosas humedecidas con agua, modificando su mojabilidad y destruyendo las emulsiones de aceite en agua. Además, algunos surfactantes aniónicos y surfactantes no iónicos solubles en aceite que pueden utilizarse como emulsionantes de agua en aceite también pueden utilizarse como demulsionantes para emulsiones de aceite en agua.

1. Tensioactivos para el tratamiento del agua

Tras separar el fluido de producción del pozo petrolero del crudo, el agua producida debe tratarse para cumplir con los requisitos de reinyección. El tratamiento del agua tiene seis objetivos: inhibición de la corrosión, prevención de incrustaciones, esterilización, eliminación de oxígeno, eliminación de aceite y eliminación de sólidos en suspensión. Por lo tanto, es necesario utilizar inhibidores de corrosión, agentes antiincrustantes, bactericidas, depuradores de oxígeno, desengrasantes y floculantes, entre otros. Los siguientes aspectos se relacionan con los surfactantes industriales:

Los surfactantes industriales utilizados como inhibidores de corrosión incluyen sales de ácido alquilsulfónico, ácido alquilbencenosulfónico, ácido perfluoroalquilsulfónico, sales de alquilamina lineal, sales de amonio cuaternario y sales de alquilpiridina, sales de imidazolina y sus derivados, éteres de alcohol alquílico de polioxietileno, alcohol dialquilpropargílico de polioxietileno, amina de colofonia de polioxietileno, estearilamina de polioxietileno y éteres de alcohol alquílico de polioxietileno, sulfonato de alquilo, varias sales internas de amonio cuaternario, sales internas de di(polioxietileno)alquilo y sus derivados.

Los surfactantes utilizados como agentes antiincrustantes incluyen sales de ésteres de fosfato, sales de ésteres de sulfato, acetatos, carboxilatos y sus compuestos de polioxietileno. La estabilidad térmica de las sales de ésteres de sulfonato y carboxilatos es significativamente mejor que la de las sales de ésteres de fosfato y sulfato.

Los surfactantes industriales utilizados en fungicidas incluyen sales de alquilamina lineal, sales de amonio cuaternario, sales de alquilpiridinio, sales de imidazolina y sus derivados, varias sales de amonio cuaternario, di(polioxi)vinil)alquilo y sales internas de sus derivados.

Los tensioactivos industriales utilizados en desengrasantes son principalmente tensioactivos con estructuras ramificadas y grupos ditiocarboxilato de sodio.

10. Surfactante para inundaciones químicas de petróleo

La recuperación primaria y secundaria de petróleo permite recuperar entre el 25 % y el 50 % del crudo subterráneo, pero aún existe una gran cantidad de crudo que permanece bajo tierra y no se puede recuperar. La recuperación terciaria de petróleo puede mejorar la recuperación de crudo. Esta recuperación se basa principalmente en el método de inyección química, que consiste en añadir agentes químicos al agua inyectada para mejorar la eficiencia de la inyección. Entre los productos químicos utilizados, se encuentran surfactantes industriales. A continuación, se presenta una breve introducción a ellos:

El método de inyección química de petróleo que utiliza surfactante como agente principal se denomina inyección de surfactante. Los surfactantes contribuyen principalmente a mejorar la recuperación de petróleo al reducir la tensión interfacial petróleo-agua y aumentar el número de capilares. Dado que la superficie de la formación de arenisca tiene carga negativa, los surfactantes utilizados son principalmente aniónicos, y la mayoría son sulfonatos. Este método se obtiene utilizando un agente sulfonante (como el trióxido de azufre) para sulfonar fracciones de petróleo con alto contenido de hidrocarburos aromáticos y luego neutralizarlas con álcali. Sus especificaciones son: sustancia activa 50%-80%, aceite mineral 5%-30%, agua 2%-20%, sulfato de sodio 1%-6%. El sulfonato de petróleo no es resistente a la temperatura, la sal ni a iones metálicos de alto valor. Los sulfonatos sintéticos se preparan a partir de los hidrocarburos correspondientes mediante métodos sintéticos adecuados. Entre ellos, el sulfonato de α-olefina es particularmente resistente a la sal y a los iones metálicos de alta valencia. Otros surfactantes aniónicos-no iónicos y surfactantes carboxilato también se pueden utilizar para el desplazamiento de aceite. El desplazamiento de aceite surfactante requiere dos tipos de aditivos: uno es co-surfactante, como isobutanol, éter butílico de dietilenglicol, urea, sulfolano, sulfonato de alquenilenbenceno, etc., y el otro es dieléctrico, incluyendo sales ácidas y alcalinas, principalmente sales, que pueden reducir la hidrofilicidad del surfactante y aumentar relativamente la lipofilicidad, y también cambiar el valor del balance hidrofílico-lipófilo del agente activo. Para reducir la pérdida de surfactante y mejorar los efectos económicos, la inundación de surfactante también utiliza productos químicos llamados agentes de sacrificio. Las sustancias que se pueden utilizar como agentes de sacrificio incluyen sustancias alcalinas y ácidos policarboxílicos y sus sales. Los oligómeros y polímeros también se pueden utilizar como agentes de sacrificio. Los lignosulfonatos y sus modificaciones son agentes de sacrificio.

El método de desplazamiento de petróleo que utiliza dos o más agentes químicos principales de desplazamiento de petróleo se denomina inundación compuesta. Este método de desplazamiento de petróleo relacionado con surfactantes incluye: inundación con surfactante espesado con surfactante y polímero; inundación con surfactante mejorado con álcali con álcali + surfactante o inundación con álcali mejorado con surfactante; inundación compuesta basada en elementos con álcali + surfactante + polímero. La inundación compuesta generalmente tiene factores de recuperación más altos que una sola impulsión. Según el análisis actual de las tendencias de desarrollo nacionales e internacionales, la inundación compuesta ternaria tiene mayores ventajas que la inundación compuesta binaria. Los surfactantes utilizados en la inundación compuesta ternaria son principalmente sulfonatos de petróleo, generalmente también se usan en combinación con ácido sulfúrico, ácido fosfórico y carboxilatos de éteres de alcohol alquílico de polioxietileno, y sales sódicas de alquil sulfonato de alcohol alquílico de polioxietileno, etc. para mejorar su tolerancia a la sal. Recientemente, tanto a nivel nacional como internacional, se ha otorgado gran importancia a la investigación y el uso de biosurfactantes, como ramnolípidos, caldos de fermentación de soforolípidos, etc., así como carboxilatos mixtos naturales y lignina alcalina, subproducto de la fabricación de papel, entre otros, obteniendo excelentes resultados en pruebas de campo y en interiores. Buen efecto de desplazamiento de aceite.