浅谈表面活性剂在特殊油藏原油开采中的一些应用

李菊芳(中石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆 克拉玛依 834000)

0 引言

石油在我国工业生产和发展中有至关重要的作用，石油行业是国家经济发展的命脉，能够维持国家经济发展的稳定性。随着社会的快速发展，全世界对石油的需求量都在不断上升，所以提高石油的开采效率是当下最紧要的问题。表面活性剂作为一种辅助性产品，在石油的工业生产中有重要作用，随着石油行业的发展，表面活性剂的使用也越来越广泛。所以石油开采单位应该充分了解表面活性剂的性质和用法，将其合理应用在石油的开采工作中，能够有效提高原油的开采效率。

1 表面活性剂及其性能

1.1 概述

表面活性剂可以吸附在原油的表面，跟其他物质发生反应后会形成具有特殊作用的化学物质，这种化学物质具有驱油、堵水、酸化和防蜡清蜡等作用。随着石油行业的发展，表面活性剂的使用更加广泛，可以在不同的实际应有中发挥其独特的作用，而且使用效果非常明显。表面活性剂在不同的采油阶段或方式中使用时，其作用和效果都是不同的。

1.2 表面活性剂的分类

表面活性剂能否在水溶液中发生解离，解离后产生的带电荷类型对表面活性剂进行分类[1]。

(1)非离子表面活性剂。在水溶液中不会产生离子，所以这类表面活性剂稳定性高，很难受到强电解质的影响，同时还耐酸碱、高温、氧化剂等，不容易发生生物降解，与其它表面活性剂有较好的相容性，在水溶液和有机溶液中溶解性能较好。这种活性剂不会强烈的吸附在一般固体的表面。

(2)阴离子表面活性剂。只要能够溶于水并且能够发生电离产生阴离子的表面活性剂都可以叫做阴离子型表面活性剂。这类表面活性剂原料较为常见，加工简单、成本低但是性能好。在合成表面活性剂生产中比重较大。

(3)阳离子表面活性剂。这类活性剂在原油开采过程中能够发挥其独特的性能。在原油采收时，如果遇到油水同层，可以使用选择性封堵剂堵水；如果油水不同层，就需要使用非选择性封堵剂。当表面活性剂进入到水层时，就会吸附在被水冲刷出来的砂岩表面，让水层位由亲水变成亲油，增加水的流动阻力，达到堵水的目的。

(4)两性离子表面活性剂。这类表面活性剂同时有两种离子性质，本质上就是由阳离子和阴离子组成的表面活性剂，在疏水基一端既有阴离子又有阳离子，将两种结合在一起后形成两性离子表面活性剂。

1.3 表面活性剂产品的技术要求

(1)必须要具备良好的溶解性、耐高温、耐高盐和抗水硬度的性能。

(2)能够有效降低油水界面的张力，确保界面的张力在浓度较低的情况下能够达到超低界面张力，而且在浓度范围较宽时，驱油能力更强。通常情况下，油水界面的张力在注水开发后期能够达到20～30mN/m，利用表面活性剂后界面张力可以达到10-3～10-2mN/m。

(3)岩石表面上的被吸附量会小一些，通常都会低于1mg/g。

(4)在地层介质中，扩散速度应该较大。

(5)表面活性剂的性能不易被粘土的矿物成分、含量以及温度等因素影响。

(6)具有很好的经济实用价值，在产品的投入上具有一定的优势。

目前，在所有的表面活性剂中，种类最多的就是阴离子，阳离子型是最少的。

2 表面活性剂在钻井中的应用

在钻井时，为了保证钻井的效率和生产安全，必须使用钻井液来辅助工作，钻井液的使用，对钻井工作有重要作用。为了提高钻井液的使用性能，可以加入适当的添加剂配合使用，例如消泡剂、乳化剂、稀释分散剂、防水剂、防腐剂、润滑剂等。这些类型的添加剂，大多都跟表面活性剂有关[2]。

2.1 消泡剂、起泡剂

这类物质的主要作用就是清除掉钻井液中的泡沫，给钻井液的液柱造成一定的压力，防止钻井时发生井喷以及井塌事故。最常使用的消泡剂包含了甘油聚醚、脂肪醇酰胺等；起泡剂常用来配置充气钻井液以及泡沫泥浆，这种液体可以提高低压油层的钻井效率，用来钻水敏性底层，防止地层出现膨胀，还能有效防止易漏地层漏失钻井液。常用的起泡剂有烷基磺酸盐、烯基磺酸盐等。

2.2 乳化剂

钻井要求不同，用到的钻井液也会不同，例如水包油或者是油包水型乳化泥浆。乳化剂主要有乳化和润湿两种作用。在石油钻井过程中，使用的乳化剂一般都是由多种表面活性剂形成的复配物，常用乳化剂的表面活性剂主要有石油硫磺酸、磺化琥珀酸盐、磺化油酸钠等。

2.3 稀释分散剂

如果钻井液中的粘土和钻屑达到一定浓度时，就会形成空间网状结构，水中蕴含的高架阳离子对这种结构有促进作用，阻碍了钻井液的流动性。所以在钻井液中加入适当的稀释分散剂可以打破这种结构，释放出自由水，使钻井液恢复流动。通常使用稀释分散剂的表面活性剂主要为木质素硫酸盐、磺甲基化物、钾盐等。

2.4 润湿剂

在钻井液中加入适当的润湿剂能够改善钻井液的润滑性，达到润湿钻杆、提高钻速的目的，避免出现卡钻问题。通常作为润湿剂的表面活性剂种类有很多，例如十二烷基苯硫酸钠、磺酸铵、月桂酸聚环氧乙烷酯等，还有一些石蜡原油和非离子表面活性剂形成的配合物。

3 表面活性剂在采油中的应用

3.1 驱油剂

在石油开采过程中，通常都会用到驱油剂，这种物质中含有多种表面活性剂。但是在使用前一定要仔细筛选，特别是聚合物和石油磺酸盐。聚合物本身对外界的张力影响不大，但是像聚丙烯酰胺这类物质内含大量的聚合物，在驱油时，有独特的效果。根据研究也发现石油磺酸盐跟我国的大庆油田非常匹配[3]。

3.2 堵水剂

这类物质通常会用在控制油井水中，堵水剂的使用能够提高原油的采收率，封堵油层中的大孔道和一些裂缝，使油水隔离开来，能够控制采油过程中液态水的渗透率。常用到的表面活性剂主要有三种，乳状液型、泡沫型和沉淀型。乳状型堵水剂主要由石油磺酸盐乳化剂、油和水组成，用来封堵高渗透层以及裂缝，防止渗水；泡沫型堵水剂主要由起泡剂、气和水组成，通过变形产生附加压力，防止流体通过，封堵高渗水层和裂缝；沉淀型堵水剂主要由羧基表面活性剂跟地层水中的钙镁离子发生反应后，形成沉淀，能够有效封堵裂缝。

3.3 酸化用添加剂

很多石油生产企业为了提高酸化的效果，一般都会将表面活性剂当做酸化缓冲剂来使用，跟酸液配合在一起使用，能够让酸液很容易被地层吸附。那些被吸附的酸液与原油混合后，其中含有的表面活性剂会跟原油中的一些物质发生反应，从而有效提高酸液的酸化效果，提高开采原油的质量，确保能更好的投入到后面的使用中。所以很多石油生产企业都会使用一些酸化的缓冲剂来提高酸化效果，确保生产出来的油品能够满足后续的使用标准。还有一些可以将酸液乳化后形成油包酸乳状液的表面活性剂，例如十二烷基磺酸等，这些物质都可以被酸化缓冲剂当做酸化缓冲剂，而且表面活性剂还可以作为酸化液防乳化剂和酸助排挤等。

在现代石油生产工艺中，通常会用到非离子型表面活性剂，主要是为了改变油井近井区域的亲油性，让表面活性剂分散在酸液中后，再加入润湿反转剂，注入到油井中。不仅可以将近井区域的亲油性转变为亲水性，还能提高酸化的效果。润湿反转剂在使用了表面活性剂以后酸化效果明显提升，地层表面的物质跟润湿反转剂发生反应后，会产生地吸附层，从而引发化学反应[4]。

3.4 稠油使用的表面活性剂

石油生产企业在生产石油时，常常开采出的石油粘稠度很高，这种稠油是不能直接在后续的工业生产中使用的，所以要想达到使用标准就必须降低稠油的黏度。石油生产企业为了确保生产和开采出来的油品能够在工业生产中使用，都会使用表面活性剂来降低稠油的黏度，在这个过程中会使用到多种表面活性剂。当表面活性剂跟稠油互相混合后，会能让稠油轻易被提取到水面，从而能够投入到后续的使用中。降低稠油的黏度，需要用到的工艺相对简单，材料也比较普遍，可以在石油开采中广泛使用。企业在开采石油时，用这样的方法可以提高人工的安全保障，还能降低使用成本，给企业增加收益。

3.5 蜡原油使用表面活性剂

在长期的实验和石油开采工作中，石油企业为了防蜡，通常会用到油溶性表面活性剂以及水溶性表面活性剂，做了防蜡处理后，才有避免含蜡较高的原油被采出，并投入到工业生产中。除了原油的防蜡，清蜡过程中也会用到表面活性剂，石油公司生产出来的石油，石油的清洁性跟表面活性剂的使用相关联。一般原油开采出来后，含有的蜡清理起来是非常困难的，而且这项工艺一直也是石油开采的重点和难点项目。充分利用表面活性剂能够很好的解决这项清洁难题，它能够让原油中的油基和水基结合，从而将蜡分离。在现代技术的发展下，已经可以将防蜡和清蜡两项工作结合在一起来完成相应的操作，主要是利用表面活性剂将油基和水基结合起来，形成混合型清蜡剂，这种物质在非离子型表面活性剂的作用下，具有浊点的特性，让原油在结蜡前破乳，然后分离成两种清蜡剂，达到防蜡清蜡的目的。

4 结语

石油作为国家经济发展的命脉，一直是国家重点关注的项目。石油作为不可再生资源，在开采的过程中，一定要提高使用的开采效率和使用价值，节约资源，促进国家经济的发展。现在很对石油生产企业在开采和生产石油时，都会用到表面活性剂，这样不仅能够让原油满的开采和生产满足现代工业的使用要求，还能降低企业的投入成本，增加企业的经济效益。目前表面活性剂的开发和研究工作得到了更多人的认可和支持，随着国家科技水平的提升，对新产品的研究也会更有益，表面活性剂也能更加广泛的应用在石油开采工作中，促进我国石油行业的发展。