Поверхностно-активные вещества (ПАВ), т. е. вещества, снижающие поверхностное натяжение на жидкой или твердой поверхности раздела фаз вследствие положительной адсорбции данного вещества на этой поверхности, находят все большее применение в процессах, связанных с добычей, транспортировкой и переработкой нефти.
Все ПАВ по своим химическим свойствам разделяются на два основных класса: 1) ионогенные, молекулы которых в данной среде диссоциируют на ионы, являющиеся носителями поверхностной активности и2)неионогенные, в которых активной частью, воздействующей на поверхность путем избирательной адсорбции, являются полярные молекулы, не распадающиеся в данной среде на ионы.
Из ионогенных ПАВ наибольшее распространение имеют следующие вещества: нейтрализованный черный контакт (НЧК), сульфо-натриевые соли, сульфонол, сульфонат, азолят, ДС-РАС (детергент советский — рафинированный алкиларил-сульфонат) и др.
Неионогенные ПАВ — это в основном различные препараты типа ОП (оксиэтилированные препараты), представляющие собой продукт конденсации смеси фенола с окисью этилена. К ним относятся ОП-10, ОП-7, КАУФЭ, а также импортные реагенты типа дисольвана и др. К неионогенным ПАВ относятся также оксиэтилированные жирные кислоты (ОЖК) — продукт конденсации окиси этилена с жирными кислотами (выше С2о).
|
|
В нефтяной промышленности наибольшее применение находят неионогенные ПАВ. Основное преимущество их применения как по-
низителей поверхностного натяжения заключается в том, что они полностью растворяются в пластовых водах, не давая никакого осадка, чего нельзя сказать о большинстве ионогенных ПАВ.
Как уже было сказано выше, ПАВ обладают способностью адсорбироваться на поверхности тел и активно влиять на поверхностные свойства систем. Они резко снижают поверхностное натяжение на границах раздела нефть—вода, нефть—порода, вода—порода вследствие адсорбции данного вещества на этих границах.
Адсорбционный слой ПАВ сближает физико-химические свойства граничащих фаз.
Концентрация ПАВ в поверхностном слое в десятки тысяч раз превышает концентрацию его в объеме раствора. Благодаря этому процессами, происходящими в поверхностных слоях, можно управлять при ничтожно малых концентрациях ПАВ в растворе.
Механизм действия ПАВ в пористой среде состоит в том, что вследствие снижения поверхностного натяжения на границе раздела фаз размер капель воды в среде нефти (в поровом пространстве) уменьшается в несколько раз, а мелкие капли воды вытесняются из пласта в скважину значительно быстрее и при меньшей затрате внешней энергии, чем крупные капли. Следовательно, при снижении межфазового натяжения на границе нефть—вода увеличиваются скорость и полнота вытеснения воды нефтью из призабойной зоны.
|
|
Некоторые ПАВ, кроме уменьшения поверхностного натяжения, содействуют еще и гидрофобизации поверхности поровых каналов в породе, т. е. ухудшают их способность смачиваться водой: при гидрофобизации твердые частицы породы избирательно лучше смачиваются нефтью, чем водой. При этом нефть легко расплывается по поверхности поровых каналов, вытесняя оттуда пленочную воду. Пленочная вода, отрываясь от твердой поверхности, превращается в мелкие капельки, уносимые в последующем фильтрационным потоком нефти из призабойной зоны в скважину.
В последнее время ПАВ все более широко применяют для обработки призабойных зон пласта с целью: ускорения освоения скважин; предотвращения отрицательного влияния воды и других промывочных жидкостей на продуктивный пласт при проведении в скважинах ремонтных работ; повышения производительности скважин; повышения эффективности солянокислотных обработок; селективной изоляции притоков пластовых вод.
Кроме того, некоторые ПАВ используются при обезвоживании нефти в качестве деэмульгаторов.
Глава IV