Поверхностно-активные вещества и их применение

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