关键词：石油开采；表面活性剂驱；应用展望
前言
在现阶段世界能源逐渐减少，但对其需求量却日益增加。而石油资源又是工业发展的血液，是推动国民经济发展的主要动力，由此增加石油采出率成为了能源开采行业主要的研究课题。同时石油企业利用常规的采油方式经常会遭遇原油滞留在岩石孔隙中以及剩余原油流动性较差的问题，使得石油采出率很难得到有效提高。经过长时间的探索和实践，利用物理化学以及生物学技术加强开采剩余石油储量的三次采油方法将石油采收率提高到80%以上，在这一过程中主要应用的即是表面活性剂驱。
1 表面活性剂概述
1.1表面活性剂的概念
石油开采中的表面活性剂指的是通过加入少量的能够促使其溶液体系界面状态发生较为显著变化的物质，所以表面活性剂一般具有亲水基团以及疏水基团的特点。常见的亲水基团主要有胺基、磺酸等极性基团，而常见的疏水基团包括有烷烃、芳香烃长链等非极性基团[1]。
1.2表面活性剂的种类
（1）非离子表面活性剂
即是指在水溶液中不会产生出离子的一种表面活性剂，通常具有乳化能力强、抗盐性能好的优点，而且非离子表面活性剂的临界胶束浓度相对较低。不过非离子表面活性剂的浊点非常低，不适用于超过浊点的石油开采地层，同时耐碱性较差，市场价格过高，在应用中具有一定的限制性[2]。
（2）阴离子表面活性剂
作为石油开采中最为常见的一种表面活性剂其具有浊点高、在砂岩表面吸附量较少的优势，在一定程度上可以有效的提高岩石表面电荷密度。但是阴离子表面活性剂也存在抗盐能力差、临界胶束浓度偏高的缺点，不能用于高温高盐的地下开采活动中。
（3）阳离子表面活性剂
这一类的表面活性剂一般是季胺盐表面活性剂，由于与其他表面活性剂相比，阳离子表面活性剂具有容易被地层吸附和产生沉淀的特点，所以其降低油水界面张力的作用较小，在石油开采中应用的程度较低[3]。
（4）两性离子表面活性剂
两性离子表面活性剂即是指在亲水基团中同时含有阴离子和阳离子，其突出特点为具有一定的等电性，这是因为两性离子表面活性剂的电荷会随着水溶液中的PH值发生变化而变化。其次两性离子表面活性剂具有非常良好的乳化、去污以及起泡性能，并且不与地层中的二阶阳离子产生作用。不过两性离子表面活性剂的制备工艺及其复杂、生产成本相对较高，在石油开采中通常只适用于某种特定的环境中，普及程度不高。
2 石油开采中表面活性剂驱应用
2.1 活性水驱方法的应用
在石油开采中活性水驱即是在油层中注入表面活性剂水溶液的方法，能够有效的降低界面张力，促使剩余油量的流动性增强，而且可以改善地层表面的润湿性，同时也能够增加原油在水中的分散作用以及降低原有的粘稠度和极限剪切力。利用活性水驱方法就是通过表面活性剂的亲油性以提高石油采出率，一般要选择耐碱性较好的表面活性剂，也可以使用复配表面活性剂，有时根据实际情况添加一些聚合物或者其他助剂能够最大限度的提高应用效果。例如针对高盐度高温度的矿层开采，可以应用含水溶性烷基聚烷氧基烷基磺酸盐或者是烷芳基聚烷氧基烷基磺酸盐以及非水溶性脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚水溶液等。
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2.2微乳状液驱的应用
在石油开采中微乳状液驱是一种比较先进的方法，能够将石油采出率提升到80%以上，但是其成本较高，在实际应用中存在一定的限制。其主要是通过将表面活性剂充分溶解到矿化水中，从而可以形成微小粒子，这种液体即是微乳状液，也被称作为胶束分散体或者是胶束溶液，具有良好的热力学稳定性。此外由于微乳状液与油、水都是无界面的，也就不存在毛细管阻力，因此微乳状液的波及系数相对较大，高于普通水。另外一方面微乳状液与油不会完全混溶，所以具有较高的洗油率。在石油开采活动中，应用微乳状液驱将其注入到地层中形成段塞，可以有效的将残留在岩石孔隙中的原油进行溶解，直到饱和后在分离成油相并提取出来。这种方法实际上会耗费大量的表面活性剂，平均每产出一桶原油要使用4.4-7.2kg的表面活性剂。
2.3 泡沫驱的应用
泡沫驱方法主要是利用表面活性剂所具有的发泡性配置成为驱油剂进行相应的采油方式。由于泡沫驱油剂具有的粘度比水要大，能够产生气阻效应，所以驱油的效果比普通水要强。在实际的石油开采中泡沫驱表面活性剂有烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠等，利用的气体可以是二氧化碳、蒸汽等。比如使用二氧化碳泡沫驱进行采油，可以添加0.05%质量分数的汉生胶生物二聚物以及质量分数0.5%的硫酸酯型泡沫剂，在一定程度上能够提高石油开采二氧化碳的穿透体积以及最大压降，保障石油采出率的有效的提升。
2.4 堵水剂的应用
在石油开采中为了对油井中的水进行控制，则需要应用堵水剂。其能够对油层中的大孔道以及裂缝进行封堵，尽可能的提高原油采收率。而通常情况下堵水剂所应用的表面活性剂有三种类型，分别是沉淀型、乳状液型以及泡沫型。最常应用的主要还是利用水、气、起泡剂生成的泡沫型堵水剂，可以通过地层的空隙喉道形成两个弯月面，同时产生一定压力，可以减弱或阻止水体的流动，实现高渗透层或者岩石裂缝被封堵。
3 石油开采中表面活性剂驱的前景展望
当前在石油开采中应用表面活性剂驱可以在很大程度上提高石油采出率，成为了国内外开发和利用原油资源的一种有效方法以及手段。但是表面活性剂驱仍存在一定的问题和缺陷，比如波及系数较大、吸附损失大、耐高温性、抗盐度有待提高、经济效益低等，所以针对当前这些问题，表面活性剂驱在未来的研究发展中主要注重两大方面。
3.1 改善传统表面活性剂
要对传统的石油开采表面活性剂进行分子结构重新设计，侧重于合成和性能研究，尽可能的简化表面活性剂的合成制备工艺，创新开发使用高盐、高温、低渗透油藏的表面活性剂。而且提高表面活性剂性能的基础上也要提高其经济效益，降低市场价格以便于推广应用，实现高性价比，促使石油开采以及表面活性剂技术的经济效益得到优化。
3.2 强化对碱、表面活性剂、聚合物复配的研究
在石油开采中碱、表面活性剂以及聚合物符合驱能够充分的利用碱和地层之间的有机酸反应、聚合物等使溶液粘度增大，而且表面活性剂使油水界面的表面张力减小，希望在未来的研究发展中能够实现在石油开采中将碱、表面活性剂、聚合物等发挥协同作用，从而提高原油采收率。
结束语
综上所述，在我国的石油开采活动中，表面活性剂驱技术可以提高石油采出率，需要相关技术人员根据实际采油现状和条件，合理制备合成表面活性剂，充分发挥各项性能。同时也要认识到当前对表面活性剂的应用存在一定的限制，需要进一步展开研究和创新，改善表面活性剂驱的工艺、开发性能优越的复合型表面活性剂，才能够最大限度的提高石油采出率，促进石油开采行业的发展，缓解我国的能源危机。
参考文献
[1]李瑞.三元复合驱采油技术在石油开采中的应用[J].石化技术,2018,25(05):154.
[2]何超.石油开采中表面活性剂驱的应用与展望分析[J].化工管理,2017(36):19.
[3]张晓晨.表面活性剂复配在三次采油中的应用[J].化学工程与装备,2017(07):77-78.
论文作者:时建功
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
标签：表面活性剂论文; 石油论文; 乳状液论文; 基团论文; 原油论文; 离子论文; 胶束论文; 《工程管理前沿》2020年3期论文;