阳离子型表面活性剂在油田的应用
阳离子型表面活性剂,即凡是溶于水时,能电离生成阳离子的离子型表面活性剂,称为阳离子型表面活性剂。它又分为高级脂肪胺盐、季铵盐、烷基咪唑啉盐、烷基吡啶盐及多乙烯多胺盐等类型,近期又出现含硅含氟及其他金属原子的特种阳离子型表面活性剂以及高分子阳离子型表面活性剂。由于它们溶于水时,能电离生成阳离子,溶液带正电性;石油工业的很多场合,如地下贮油层表面、各种油田管线设备表面及各种流体中悬浮物、菌体表面均带负电性;这就决定了阳离子表面活性剂同石油工业结下了不解之缘,油田为解决以上负电性带给生产的负面影响,在有关生产环节广泛使用了阳离子型表面活性剂,对生产问题的解决起了很大作用,取得了或即将取得了良好的经济和社会效益。1 阳离子表面活性剂在油田各个生产环节中的应用
1.1 在钻井过程中的应用
油田钻井是在原油贮集层上掘“窟窿”,目的是探明地下原油贮量,构筑采油通道。地层多由粘土成分胶结各种矿物组成,受钻井液浸泡影响,粘土表面发生阳离子交换,由于交换前后的阳离子电价不等,致使粘土表面带负电荷,造成粘土成分分散运移,井壁坍塌、钻遇受阻,卡钻等事故。为解决这些问题,在钻井过程中往往使用阳离子型表面活性剂,作为粘土稳定剂,钻井液防塌剂、解卡剂、润湿反转剂、降滤失剂以及钻井设备防腐蚀剂等,确保钻井顺利进行。?
2 在采油过程中的应用
在采油过程中的很多增产措施,都不同程度的用到阳离子型表面活性剂。比如,在保护油层渗透率措施中,多使用胺盐、季铵盐、吡啶盐、咪唑盐及含氟等阳离子表面活性剂,作为粘土防膨及防运移的稳定剂,以防各种入井液对地层的伤害;在酸化措施中,多使用脂肪胺盐、季铵盐及吡啶盐等阳离子表面活性剂,作为酸化缓速剂、酸液助排剂、防淤渣剂及起泡剂等;在压裂措施中,有时也用到季铵盐等阳离子型表面活性剂作为稠化水包油压裂液的乳化剂,泡沫压裂液的起泡剂、油基压裂液(包括油包水及油泡沫压裂液)的乳化剂等,在堵水调剂措施中,有时也用到阳离子型表面活性剂作活性稠油堵水剂及泡沫堵水剂的乳化剂和其他类型堵水剂的有效成分之一;在防砂措施中的树脂胶结化学防砂,采用阳离子型表面活性剂将固化剂乳化在水中,以便于施工操作;在含蜡原油开采中,有时用到阳离子型表面活性剂作为防蜡剂和清蜡剂的有效成分之一;在稠油乳化降粘开采及三次采油采出液的水包油乳状液的处理中,要用到阳离子型表面活性剂作为“反相”破乳剂。
1.3 在油气集输过程中的应用
在油气集输过程中的不少场合也要用到阳离子型表面活性剂。比如,在油田采出水的处理中,由于水中的悬浮物等表面带负电性,多采用阳离子型表面活性剂作絮凝剂和浮选剂,以将它们从水中清除出去;由于水中菌类等微生物表面带负电性,多采用直链基胺盐、季胺盐、烷基吡啶盐、咪唑啉及其衍生物的盐类及多种季铵内盐等作为吸附型杀菌剂,将水中菌类等微生物杀死;由于亲水管线设备表面带负电性,多使用前述多种阳离子型表面活性剂作为金属缓蚀剂,这些表面活性剂在管线设备的金属表面形成一层紧密的吸附膜,使其免受腐蚀介质侵害,达到有效缓蚀之目的;如前所述,水中水包油乳状液的清除,要使用阳离子型表面活性剂作为“反相”破乳剂,以将水中乳化油同水分离。