粘土の安定化と酸性化対策のための界面活性剤の選び方

1. 粘土を安定させるための界面活性剤

粘土の安定化には、粘土鉱物の膨潤防止と粘土鉱物粒子の移動防止という2つの側面があります。粘土の膨潤防止には、アミン塩型、第四級アンモニウム塩型、ピリジニウム塩型、イミダゾリン塩型などのカチオン系界面活性剤が使用できます。粘土鉱物粒子の移動防止には、フッ素含有非イオン性カチオン系界面活性剤を使用できます。

2.酸性化対策用界面活性剤

酸性化効果を高めるためには、一般的に酸溶液に様々な添加剤を加える必要がある。酸溶液と適合性があり、かつ膜に容易に吸着される界面活性剤であれば、酸性化遅延剤として使用できる。カチオン界面活性剤の例としては、脂肪族アミン塩酸塩、第四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩などが挙げられる。両性界面活性剤の例としては、スルホン化、カルボキシメチル化、リン酸エステル化、または硫酸エステル化されたポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテルなどが挙げられる。ドデシルスルホン酸とそのアルキルアミン塩などの一部の界面活性剤は、酸溶液を油中に乳化させて油中酸エマルジョンを形成することができ、これを酸性化作動液として使用すると、遅延剤としても機能する。

界面活性剤の中には、酸性化液の脱乳化剤として作用するものがある。ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンプロピレングリコールエーテルやポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンペンタエチレンヘキサミンなどの分岐構造を持つ界面活性剤は、いずれも酸性化脱乳化剤として利用できる。

界面活性剤の中には、廃酸処理剤の洗浄添加剤として機能するものがあります。洗浄添加剤として使用できる界面活性剤には、アミン塩系、第四級アンモニウム塩系、ピリジニウム塩系、非イオン系、両性系、フッ素系界面活性剤などがあります。

アルキルフェノール、脂肪酸、アルキルベンゼンスルホン酸、第四級アンモニウム塩などの油溶性界面活性剤は、酸性化スラッジ抑制剤として作用する。これらの界面活性剤は酸への溶解性が低いため、非イオン性界面活性剤を用いて酸性溶液中に分散させることができる。

酸性化効果を高めるためには、酸性溶液に濡れ性反転剤を添加し、坑井近傍領域の濡れ性を油濡れ性から水濡れ性に反転させる必要がある。ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンアルキルアルコールエーテルやリン酸エステル化ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンアルキルアルコールエーテルなどの混合物は、地層に第一吸着層として吸着され、濡れ性反転効果を実現する。

さらに、脂肪族アミン塩酸塩、第四級アンモニウム塩、非イオン性・陰イオン性界面活性剤などの界面活性剤は、発泡剤として使用され、酸性作動流体の発泡を促し、腐食抑制、深層酸処理の目的を達成します。あるいは、このような泡は酸処理の前処理パッドとして調製され、酸溶液を注入する前に地層に注入されます。泡中の気泡によって生じるジャミン効果により、酸溶液の流れが偏向され、酸が主に低浸透性層を溶解するように促され、酸処理効果が向上します。