用于化妆品的可生物降解表面活性剂在钻井液中的应用
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浅析表面活性剂在钻井液中的作用随着钻探技术的发展,基于表面活性剂研发的钻井液处理剂名目繁多。
文章从钻井液性能入手,分析了表面活性剂对钻井液的润湿、稳定、润滑、抗温、乳化、消泡、起泡等的作用机理,具有一定的借鉴意义。
标签:表面活性剂;钻井液;协同作用1 概述我国“最深大陆科钻”“松科2井”于2014年4月13号开钻,其设计井深6400米,是我国目前最深的科学钻井,预计2016年全面完成钻探取芯任务。
钻探技术的不断发展,对钻井液提出了更高的要求,而钻井液新技术的发展依赖于钻井液中处理剂的研制。
表面活性剂作为钻井液中最常用的处理剂,在提高钻井液粘度、整体稳定、润滑减阻等性能方面有着不可超越的优势。
表面活性剂具有固定的亲水亲油基团,加入溶液中亲水基与水分子结合,疏水剂远离水分子,表面活性剂形成定向排列,同时能显著降低溶液的表面张力。
因此,在钻井液中加入量很少量时就能大大地降低溶剂(一般是水)的表面张力(或液液界面张力),改变体系界面状态,从而产生润湿或反润湿、乳化或破乳、气泡或消泡等一系列作用的物质。
文章从钻井液性能入手,浅析了表面活性剂的各种作用效果。
2 表面活性剂的作用2.1 湿润、均一稳定作用常规的钻井泥浆采用定量膨润土与水混合搅拌,但是由于土颗粒不溶于水,混合后常常导致水土分层,水对土颗粒的润湿作用不大。
此时,于泥浆中加入一定比例含量的表面活性剂,通过减小表面张力,增加水在土颗粒表面的分布面积,达到充分湿润的作用。
同时,表面活性剂的两亲性将土颗粒和水的直接接触改变为水与亲水基、土与疏水基的接触,像一条纽带将两者结合,大大降低了水土分层的现象,能够使整个泥浆体系均一稳定、增加钻井液粘度、降低失水率。
实验发现[1],添加表面活性剂后泥浆的胶体率可由70%提高到90%以上,表观粘度可增加6~10mPa·s,滤失量降低5~10ml。
木质素磺酸盐、单宁栲胶、丙烯酰胺、磺甲基酚醛树脂等均具有一定的调节流型、降低滤失量作用。
钻井液有机添加剂生物降解性评价方法的研究综述杨 超,鲁 娇,陈 楠(抚顺石油化工研究院,辽宁抚顺) 摘 要:介绍了几种钻井液有机添加剂生物降解性评价方法,通过对比分析,指出BOD 5/CODcr 比值法具有方法简单,操作简便,易于现场实现,更重要的是可以对不同有机添加剂使用统一生物降解性等级等优点,所以推荐此方法可以作为钻井液有机添加剂生物降解性的评价标准。
关键词:钻井液;生物降解性;评价方法 中图分类号:T E254+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)12—0017—04 全世界有大量的有机处理剂随废弃钻井液直接排放进入环境,不断迁移、转化、积累,破坏自然环境,影响作物生长,危害生态平衡与人类健康。
生物降解性是评价环境接受钻井液有机添加剂能力的重要表征。
钻井液有机添加剂的生物降解性是指钻井液有机添加剂分子在微生物或生物酶的作用下,分解转化为代谢物或细胞物质,并产生二氧化碳的过程。
完整的生物降解需经历以下过程。
初级生物降解:母体分子结构消失,特性发生改变;达到环境可以接受程度的生物降解,即降解得到的任何产物不再导致污染;最终生物降解,即底物完全转化为二氧化碳和水等无机物和代谢物[1]。
许多钻井液有机添加剂由于降解缓慢,会对环境造成污染。
随着人们环保意识的加强和越来越多的环境法规限制,有机添加剂随废弃的钻井液排放和在环境中积累,日益成为人们关注的热点。
国外在这方面研究较早,已开发出一系列有机化合物生物降解性评价方法[2,3]及易生物降解的新型钻井液体系[4-6]。
为了更快更好地评价钻井液有机添加剂生物降解的难易,本文详细介绍了有机化合物生物降解性评价指标和适合钻井液有机添加剂的生物降解性评价方法。
1 钻井液有机添加剂生物降解性分类[7-9]钻井液有机添加剂大致可以分为三类:天然聚合物,如淀粉、黄原胶等;改性天然聚合物,改性淀粉、改性纤维素等;合成聚合物,如部分水解聚丙烯酰胺、磺化树脂等。
生物表面活性剂在油田中的应用生物表面活性剂是指有严格的亲水基团和疏水基团、由微生物产生的化学物质。
这种微生物生长在水不溶的物质中并以它为食物源,适应环境并产生这些物质。
它们能吸收、乳化、润湿、分散、溶解水不溶的物质。
生物表面活性剂在工业上有很大的用途,可用于油的开采、油管套清洗、纺织工业、制药业、化妆品、家用清洁剂、造纸业、陶瓷和金属工业。
然而最有前景的应用是用于清理污染的油罐、油轴的清洗、重油的运移、提高采收率、在污泥中和被碳、重金属离子和其他污染剂污染的区域采取生物补救措施开采原油。
已经证明生物表面活性剂是微生物采油的重要机理。
1 生物表面活性剂的特点生物表面活性剂和化学表面活性剂一样具有驱油能力,而且生物表面活性剂还具有如下特点:(1)水溶性好,在油-水界面有高的表面活性。
(2)在含油岩石表面润湿性好,能剥落油膜,分散原油,具有很强的乳化原油的能力。
(3)固体吸附量小。
(4)反应的产物均一,可引进新类型的化学基团,其中有些基团是化学方法难以合成的。
(5)生物表面活性剂无毒、安全。
(6)生物表面活性剂生产工艺简单,在常温、常压下即可发生反应。
若用化学生产条件极为复杂,有些需要苛刻的条件,如高温、高压。
研究表明,生物表面活性剂的驱油效率比人工合成的表面活性剂的驱油效率高3.5倍~8倍,而价格却为人工合成的表面活性剂的30%。
许多国家已经把产生生物表面活性剂的微生物采油作为长期开采油田项目的一部分。
2筛选产生生物表面活性剂的菌种菌种生长在水不溶的物质中,如石油烃、聚苯乙烯、橄榄油、煤油、甲苯、凡士林、二甲苯,并以它们为食物源。
提高采收率的生物表面活性剂,多数是从被原油污染的土壤、海水、地表废水中分离出来的。
这些微生物能有效地降解脂肪族和芳香族的烃类化合物,它们利用这些化合物,在微生物细胞和烃接触的界面上产生生物表面活性剂。
3生物表面活性剂的类型目前,生物表面活性剂主要有4类:糖脂类、磷脂类、脂蛋白或缩氨酸脂和聚合物类。
随着全球石油资源深入利用,油气田开发逐渐进入深层阶段,加剧了表面活性剂性质的化学产品消耗,其中有以钻井也用表面活性剂的用量居于首位,其品质直接关系到钻井液技术的发展。
因此,近年来国内外围绕着表面活性剂的研究和应用竞争激烈,涉及到乳化剂、起泡剂、消泡剂、抑制剂等。
新型表面活性剂的开发往往能够带来石油勘探开发的巨大进步,并获得经济效益、环境效益的极大改善。
1 钻井液用表面活性剂概述一般而言,钻井液用表面活性剂的价值主要体现在钻井液中,具有提高钻井液稳定性、降低滤失、减租润滑等作用。
客观上,具有此类性功能的产品较多,按照疏水基结构类型划分,包括支链、直链、含氟长链等,按照亲水基类型划分包括内酯、硫酸盐、季铵盐等,按照表面活性剂溶解水之后能否生成离子划分,包括非离子、阴离子、阳离子和两性离子四种类型;然而,无论采取哪一种划分方式,表面活性剂的分子整体都包括了疏水基、亲水基的不对称结构,也正是由于这种部队成结构的“双亲型”,才能够满足钻井液的润滑、乳化、起泡、消泡等需要。
如易于吸附在金属钻杆-水、岩石水的界面上,将金属钻杆和岩石表面间的直接摩擦变为表面活性剂憎水端间的吸附摩擦,从而有效地降低摩阻。
又例如,针对易于在黏土颗粒、岩屑微粒或加重剂颗粒等,通过平面氢键吸附、端面静电吸附等形成强结构的溶剂化膜,并具有很好的可压缩性和堵孔效能,发挥降低滤失量、提高胶体稳定性及加重剂悬浮能力等,如此一来能够有效地保障钻井液性能发挥。
同时,结合表面活性程度的差异,钻井液中不同成分的化学剂产品繁多,乳化剂、起泡剂、消泡剂、抑制剂、润滑剂、缓蚀剂等不胜枚举,统一将具有两亲性结构的表面活性剂视为“传统表面活性剂”,其典型特征为一端亲水、一端疏水。
将低聚型表面活性剂视为“新型表面活性剂”,下文中针对高性能乳化剂展开具体的研制与评价,阐明两种表面活性剂的差异,此处不做累述。
2 钻井液用表面活性剂的研究与应用进展就国内而言,石油勘探开发过程中主要面临的问题为水敏底层、高温深层油气藏,乳化剂是必不可少的生产保障原料,适用于油基泡沫流体、油包水、页岩汽油等多种情况。
钻井液用阳离子甲基葡萄糖苷钻井液用阳离子甲基葡萄糖苷的论文随着石油开采技术的进步,钻井液的配方也变得越来越复杂。
为了提高钻井液的性能,研究人员在不断寻求新的材料和技术。
近年来,阳离子甲基葡萄糖苷(Cationic methyl glucoside,CMG)作为一种新型的钻井液助剂逐渐引起了研究人员的重视。
CMG是一种天然无毒、可生物降解的草酸溶性阳离子表面活性剂。
其分子结构中含有6个葡萄糖基团,可以提供强的表面张力和稳定性。
与传统的阴离子表面活性剂相比,CMG在钻井液中的应用有以下优势:一是有良好的生物降解性能,可以减少环境污染;二是可同时作为胶粘剂和增黏剂,可以提高钻井液的粘度和黏附性;三是可以与石油水相互作用,可以减少钻井中的液面张力,提高钻井效率。
研究表明,在使用CMG作为钻井液助剂时,液面张力可以降低20%以上,从而大大提高钻井效率;同时,CMG本身的黏度和胶结性能也可以使钻井液在钻井过程中更加稳定和可靠。
此外,CMG作为一种表面活性剂,还可以增加钻井液的润滑性能,减少井壁和钻头的磨损,从而延长钻头的使用寿命。
在实际应用中,CMG还可以与其他组分相容,可以与泥浆、水、盐溶液等多种成分兼容,从而适应各种钻井套管的要求。
此外,CMG还可以在高温高压条件下保持稳定性,具有较强的耐碱性能,可以在高温碱性环境下长时间使用。
综上所述,阳离子甲基葡萄糖苷作为一种新型的钻井液助剂,在提高钻井液性能和保护环境方面具有明显的优势。
未来,需要进一步加强对CMG的研究和应用,以满足石油开采的需求,同时也要充分考虑其对环境和人体健康的影响,确保其在安全可控的前提下发挥最大的作用。
为了更好地探讨阳离子甲基葡萄糖苷在钻井液中的应用,研究人员进行了大量的实验和研究。
例如,一些研究表明,CMG可以与某些阴离子表面活性剂相结合,形成复合体,从而进一步提高钻井液的粘度和循环能力。
此外,CMG还可以与某些黏土矿物相互作用,形成稳定的胶体体系,提高液相的黏度和胶结性能。
表面活性剂在石油工业中的应用
在石油工业中,表面活性剂作为油田化学品广泛用于钻井、固井、采油、油气集输、三次采油和油田水处理等中,对于保证钻井安全,提高原油采收率、油品质量、生产效率和经济效益,以及设备防护、降低集输成本和防止环境污染等方面起着重要的作用。
当今,表面活性剂已成为油田开发中必不可少的油田化学品。
在石油工业中的各个环节大量使用各种表面活性剂做乳化剂、破乳剂、发泡剂、润湿剂、缓蚀剂、增粘剂、除垢剂、杀菌剂等,用于配制钻井液、解卡液、固井液、泡沫排液、驱油剂、防蜡剂和清蜡剂、润湿降阻剂、乳化降粘剂、压裂液、酸化液、杀菌剂、原油破乳剂、降凝降粘剂、减阻剂、抗氧化剂、抗磨剂、清净剂、防锈剂、抗静电剂、燃油节能添加剂等。
常用的阴离子表面活性剂有高级脂肪酸盐、环烷酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基琥珀酸盐、烷基磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐等。
常用的阳离子表面活性剂有脂肪胺盐酸盐、脂肪基咪唑啉乙酸盐、烷基三甲基氯化铵、烷基二甲基苄基氯化铵、咪唑型铵盐、聚季铵盐、双烷基二甲基氯化铵、烷基氯化吡啶、烷基胺乙酸盐、烷基二甲基胺乙酸盐、吉米奇双子季铵盐、多头季铵盐等。
常用的两性表面活性剂有烷基甜菜碱、磺基甜菜碱、咪唑啉型两性表面活性剂等。
常用的非离子表面活性剂有脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪酰烷醇胺、脂肪酰烷醇胺聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚、甘油脂肪酸酯聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯等。
表面活性剂在油田开发中的应用近年来,表面活性剂在油田开发中的应用逐渐受到关注。
表面活性剂是一类能够降低液体的表面张力的化学物质,具有广泛的应用领域。
在油田开发中,表面活性剂能够提高原油采收率、减少环境污染,对于油田的可持续开发具有重要意义。
首先,表面活性剂能够提高原油采收率。
在油井中,原油常常附着在岩石毛细孔隙中,难以流动到油井中。
表面活性剂的应用可以破除这种附着,降低原油与岩石表面之间的摩擦力,使原油更顺畅地流动。
此外,表面活性剂还可以降低原油与水之间的界面张力,促使原油趋向油井,从而提高原油采收率。
研究表明,适当使用表面活性剂,可以使原本无法采收的油井增加采收量达到10%以上。
其次,表面活性剂能够减少环境污染。
在传统的石油开采过程中,大量的水被用于冲刷岩石,以期提高原油采收率。
然而,这样的操作会导致大量的废水产生,其中含有油污染物,对环境造成严重影响。
而使用表面活性剂则可以减少水的使用量,降低废水的产生。
表面活性剂能够使水与油更好地混合,形成乳化体系,水中的表面活性剂能够包裹住油颗粒,使其更易于分散和处理。
同时,表面活性剂本身具有分解油污染物的能力,可以在一定程度上降低废水中油污染物的浓度,减轻对环境的污染。
此外,表面活性剂在油田地表保护中也发挥着重要作用。
在油井开采过程中,会产生大量的废水和废液。
这些废水和废液中常常含有高浓度的油污染物和有害物质,对土壤和地下水造成污染。
表面活性剂可以用于废水处理和土壤修复。
通过选择合适的表面活性剂和处理工艺,可以使废水中的油污染物和有害物质被分解、吸附或沉淀,达到排放水质标准。
同时,利用表面活性剂的吸油能力,可以在土壤修复过程中加速油污染物的迁移和分解,提高修复效果。
然而,表面活性剂在油田开发中的应用也面临一些挑战。
首先,表面活性剂的选择与应用需要进行充分的实验研究和现场试验,以确定最佳的剂型和用量。
不同类型的油藏和地质条件对表面活性剂的要求不同,因此需要根据具体情况进行针对性的选择和应用。
表面活性剂在石油开采中的应用摘要:随着全球能源需求的不断增加,改善石油开采是石油行业的一个紧迫课题。
基于表面活性剂的特性,它在石油开采中得到了广泛的应用。
本文主要介绍了表面活性剂的结构、种类及其在石油开采中的应用,并对其发展趋势提出了一些建议。
关键词:表面活性剂;石油开采引言在石油开采中,为提高采收率,降低成本,合理开发和保护资源,应大量使用表面活性剂。
表面活性剂具有溶解、乳化、破乳、润湿、抗粘、起泡、消泡、分散、洗涤等一系列物理化学功能。
它在油田作业的钻井、采油、装配和运输中发挥着重要作用。
在油田化工产品中,表面活性剂以其独特的功能在三级采油项目中发挥着重要作用,已成为不可替代的化学添加剂。
1.表面活性剂介绍如何回收地球上最有价值的石油资源一直是一个紧迫的研究课题,表面活性剂在提高石油采收率方面得到了广泛的应用。
含油地层的采油可分为三个阶段:一次采油,以地层自然能为基础,采收率小于30%;在二次采油作业中,注水和注气技术用于补充油藏的能量以生产石油。
率可提高到40%~50%;三重采油是基于物理化学和生物技术,提高采油剩余储量,可将采收率提高到80%~85%。
三种采油方法可分为四类:一类是热浸法,包括蒸汽浸法和烧油罐;另一种是非混相驱,包括二氧化碳非混相驱、烃类混相驱和其他惰性气体非混相驱。
三是化学驱,包括聚合物驱、地表驱、碱水驱和浓硫酸驱;第四是微生物采油,包括生物聚合物和细菌表面驱油。
其中,用于提高采收率的表面活性剂和微生物受到了广泛关注。
根据采油工艺流程,采油化学品可分为增油剂、脱蜡和石蜡阻滞剂、压裂液剂、酸化液剂、控水或堵水剂、油井酸拮抗剂7类。
化学品并防止形成化学损害。
这些化学品的主要成分是无机物、水溶性聚合物和表面活性剂,其中最大的是表面活性剂,广泛用于提高采收率[2]。
2.表面活性剂在稠油开采中的作用(1)用作起泡剂以提高出油率。
稠油主要产于非均质层。
非均质层稠油粘度高于普通原油,传统采油方法注入的高压高温蒸汽难以流入高粘度稠油,降低了采油效果。
影响钻井液封堵性能因素研究【摘要】当钻井液与井壁地层接触,如果钻井液泥饼质量和封堵性能不好,滤液侵入地层会导致孔隙压力升高和地层岩石力学性质发生变化。
由于孔隙压力升高和地层岩石力学性质的变化,改变了井筒围岩的应力分布,引起井壁岩石强度的降低,导致地层坍塌压力的升高,当井壁岩石所受到的周向应力超过岩石的剪切强度时,就会发生井壁坍塌。
可见提高钻井液封堵性能,减少滤液侵入,有利于抑制地层水化,控制井壁坍塌压力的升高,保持井壁稳定。
本文从室内实验着手,开展影响钻井液封堵因素的研究,通过大量实验得出钻井液对地层的封堵效果受以下等因素控制。
【关键词】钻井液井壁稳定封堵性能1 研究目的及意义长期以来,井壁稳定问题,尤其是泥页岩地层井眼稳定问题一直是我国钻井工程中经常遇到的井下复杂情况。
钻井液的封堵性能是影响井壁稳定的一个重要因素。
如果封堵性能不好,钻井液滤液就会进入地层,破坏井壁稳定。
对于层理、裂隙发育的地层,为了防止地层井塌、漏失,保持井壁稳定、减少对油气层的损害,要求钻井液具有极强的封堵性,有效封堵地层层理、裂隙,阻止钻井液及其滤液进入地层,达到提高地层承压能力,稳定井壁、防止井漏、保护油气层的目的。
本文结合结合塔里木油田某区块某井的钻井生产动态资料,对可能影响封堵剂作用效果的各种因素进行不同的封堵剂配方的HTHP滤失、HTHP失水、HTHP 砂床滤失和HTHP砂床失水的分析;对比各种不同条件下的分析结果,优选出具有最佳封堵性能的钻井液封堵体系,归纳总结所采用的评价方法的效果和对防塌封堵剂作用效果的影响因素的认识。
2 对钻井液封堵性的影响因素进行试验。
2.1 实验仪器D90 150型多速强力搅拌机,D90 300型大功率搅拌机,GJS-B12K 变频高速搅拌机,YM-1型液体密度计,ZNN-D6S型六速旋转粘度计,SD4多联中压滤失仪,GGS42-2A型高温高压滤失仪,GGS71型高温高压滤失仪,XGRL-4A型高温滚子加热炉,国家标准检验筛2.2 实验材料PLUS 抑制剂,PAC-LV 降滤失剂,SMP-Ⅰ降滤失剂,TEX 抑制剂,JLX-B 抑制剂,KCl 抑制剂,纯碱,烧碱,SPNH降滤失剂,重晶石加重剂,膨润土,ABSN 乳化剂,LUBE 润滑剂,XC黄原胶,LPF 封堵剂、,LSF 防塌剂,LSN 防塌剂,FLC2000封堵剂。
用于化妆品的可生物降解表面活性剂在钻井液中的应用•类别:石油工业•作者:Lui F.Nicora,William M.Mcgregor•关键词:钻井液,添加剂,APG,生物降解,液体缺失,流变性•【内容】•一、前言以适当溶剂溶解的长链的APG颗粒与短链的APG产品一样具有良好的水溶性,能够发出令人愉悦的气息,其水溶液呈现出较低的粘度与较好的牛顿流变性,且在对水硬度敏感的环境APG都显示出较高的起泡能力(特别是具有短链烷基的APG)与润湿能力。
APG能降低水/油界面张力,这使其还兼备了良好的去污力与乳化特性。
其产品中所含脂肪链基长短的巨大变化为其在获得最佳HLB值的范围内,营造了一个宽松的选择空间与因材施用的上佳环境。
三、实验测试生物降解测试可使用OECD301D(封闭罐式测试)方法,经28天的实验,约60%以上的APG已经降解,这证实了APG能够“迅速生物降解”的性质。
润滑性测试使用的是OFITE润滑测定仪。
四、流体缺失、流变学与辅助效应被研究的泥浆至少含有一种水溶性的聚合物及一种以上的烷基(多)葡萄糖苷,且这些泥浆具有有效地减少流体缺失与较好地抑制加热老化的特性。
此外,其润滑性与抗细菌侵袭的敏感性也得到了改善。
曾报道过有关高浓度甲基苷在水基钻井液中具有良好的页岩稳固作用。
我们正在研究的是当APG用于水基泥浆时,其对页岩失水的抑制情况。
在大多数实验中,轻泥浆用来增加实验之间的差异,最好的APG 则在更现实的泥浆体系中研究(例6)。
例1:配制一系列含水溶性聚合物与APG总重量相同的实验用钻井泥浆。
水溶性聚合物(规整的PAC与黄原胶的比例为1∶1)与APG的比例在确保总重量恒定的前提下有所变化。
例2:将一定量微量的不一致类型的烷基(多)葡萄糖苷添加到含有可溶性聚合物(规整的PAC与黄原胶)的泥浆中,配制成一系列轻质泥浆。
这些泥浆在120℃老化16h后,其HPHTFLAA(高温高压下的流体缺失值)降低,测定结果显示将特定类型APG以极低的浓度(约占泥浆总重的0.008wt%)添加到泥浆中,即可把老化后泥浆的HPHT流体缺失降低至原先的一半。
油田生产中表面活性剂的应用引言:油田是指地下储存大量石油的区域,其中包括油层、油气藏、地下储罐等。
在油田开采和生产中,表面活性剂被广泛应用于提高采油效率、减少污染、改善油水界面性质等方面。
本文将介绍表面活性剂在油田生产中的应用,并对其效果和影响进行分析。
一、表面活性剂在油井起动和钻井液中的应用1.表面活性剂在油井起动中的应用:在油井起动过程中,表面活性剂可用于调整井液的黏度和界面张力,提高钻井的效率和稳定性。
一些非离子型和阳离子型表面活性剂可以改善水井循环性能,增加水力传导率,减小溢流井和高渗漏地层导致的起动困难。
2.表面活性剂在钻井液中的应用:钻井液是钻井过程中用于降低摩阻、冲刷岩粉和防止井壁垮塌的重要液体。
表面活性剂在钻井液中的应用可以起到很好的润滑和减摩作用,降低井下潜在的摩擦力,提高钻进速度,减少钻用能和材料消耗。
二、表面活性剂在采油过程中的应用1.表面活性剂在油水界面活性调整中的应用:油水界面活性调整是指通过调整油水界面的表面活性,使油-水界面张力降低,以改善采油效果。
表面活性剂可以在油水界面形成一层分散相,使油滴形成胶束,减少油滴之间的相互作用力,提高采油效率。
同时,表面活性剂还可以调整原油和水的互溶性,减少乳化现象,降低表面张力,改善水的渗透率。
2.表面活性剂在油藏酸化中的应用:油藏酸化是指通过注入一定浓度的酸液到油层中,以溶解岩石中的碳酸盐和硫酸盐矿物,改善油层渗透性的过程。
在油藏酸化过程中,表面活性剂可以增加酸液的渗透能力,促进酸液更好地与岩石反应,提高酸液的效果和利用率。
3.表面活性剂在油藏压裂中的应用:油藏压裂是指通过注入高压液体或气体到油层中,使油藏受力破裂,形成一系列裂缝,增加油层的渗透能力,促进油藏的开发。
在油藏压裂过程中,表面活性剂可以增加液体和油层之间的接触面积,增加液体的扩散速率,提高油藏压裂的效果和做工质量。
三、表面活性剂对油田环境的影响1.降低污染:表面活性剂可以减少储运过程中的油品泄漏和挥发,降低对土壤和水体的污染风险。
表面活性剂改善钻井液速溶的效果评价王道宽;乌效鸣;朱永刚;契霍特金V.F.【摘要】针对钻井液材料溶解慢,达到理想性能时间长,提出使用表面活性剂降低配浆水的表面张力和接触角,同时对材料有润湿和增溶作用.通过分析表面活性剂的作用机理,测试表面活性剂对钻井液基本性能影响来优化表面活性剂;观察表面活性剂对土(上海佳友土、鄂州素土和碱土)和大分子材料的性能影响来优化表面活性剂的加量.结果表明,卵磷脂1在短时间内促进材料的水化分散效果最好,且最优加量为0.2‰,对于6%的上海佳友土、鄂州素土和碱土,表观黏度分别提高20%、20%和6%.0.2‰的卵磷脂可以促进配方(4%佳友土+1‰黄原胶+0.8%改性淀粉)表观黏度提高15%,润滑性提高37%,表面张力降低42%,大分子材料分散得更均匀,泥皮更致密.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2015(043)005【总页数】5页(P117-120,124)【关键词】钻井液;表面活性剂;速溶;卵磷脂【作者】王道宽;乌效鸣;朱永刚;契霍特金V.F.【作者单位】中国地质大学(武汉),武汉430074;中国地质大学(武汉),武汉430074;上海佳友市政建筑有限公司,上海200000;中国地质大学(武汉),武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TE254钻井过程中,从开孔到终孔都需要钻井液来平衡地层压力、冷却钻头、携带岩屑等,且随着钻井液不断被污染和消耗,随时需要替换新浆。
为保证连续钻进和钻孔的安全,需在最短时间内配置合适的钻井液。
但对于土、提黏剂、降失水剂等都要很长时间才能充分水化分散。
例如非开挖钻进过程中,泵量一般在600~700 L/min,现场罐容积在2~3 m3,每配置一罐,在4~5 min 之内即可用完[1]。
在短时间内钻井液的性能会大大打折,不仅危及钻孔安全,还不经济,浪费材料。
表面活性剂可以降低水的表面张力和自由能,使配浆水更容易进入土的片状层间,还会使水更容易附着在土层表面,促进土的水化分散,同时表面活性剂也可使水更容易进入提黏剂、降失水剂等,使得处理剂能在短时间内充分水解[2~4]。
表面活性剂及其在钻井液中的应用表面活性剂是一种重要的油田化学处理剂,在石油工业中有着广泛的使用。
就钻井液而言,表面活性剂对于安全钻井和防止钻井事故的发生,起着重要的作用。
表面活性剂在钻井液中应用可分为:降滤失、发泡、消泡、乳化、防塌、润滑、增粘、降粘以及钻具防腐蚀。
1、钻井液用滤失剂钻井液在钻头钻进过程中如果失水量过大会出现井壁坍塌、井径缩小及钻井液稠化等问题,从而导致卡钻等事故。
所以为了减小滤失水量,保证井身安全需加入降滤失剂。
在降滤失剂中有两种基团必不可少,一种是能与黏土发生吸附的基团;另一种就是能强烈水化的基团。
因此调整降滤失剂中的吸附基团和水化集团的种类和比例是其实现性能的关键。
近年来,钻遇地层条件日趋复杂,钻井深度增加,为了满足在复杂地层钻井、优化钻井、保护油气层和提高固井质量的需要,钻井作业对钻井液处理剂的抗温性要求越来越高。
因此研制新型高温水基钻井液体系具有重大的理论和实际意义。
用丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等为原料合成抗高温降滤失剂。
如王松以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等单体为基本原料,合成新型抗高温多元聚合物降滤失剂JHW,评价了该降滤失剂的性能并对其作用机理进行了分析。
结果表明,JHW在淡水、盐水、饱和盐水、海水及含钙钻井液体系中的抗温降滤失性能均优于国内外同类产品,具有广泛的应用前景。
王中华以丙烯酰胺、丙烯酸、含磺酸基单体和无机材料合成了降滤失剂SIOP,这种处理剂具有良好的抗温、降滤失效果。
在钻低压油气层、水敏性地层及易漏易塌地层时,为降低钻井液密度, 提高钻速, 有时要使用发泡剂制备泡沫钻井液。
国内油田使用成熟并已制定质量指标的发泡剂有两种: 烷基磺酸钠(AS),烷基苯磺酸钠(ABS),均用作发泡剂和泥浆高温稳定剂。
此外,油酸钠、OP-10、月桂酰二乙醉胺等也曾在一些油田使用过。
国内缺乏油介质中的发泡剂。
3、钻井液用消泡剂由于钻井液处理剂许多都是表面活性剂, 因而在循环过程中容易发泡。
表面活性剂在石油开采中的应用研究一、前言表面活性剂是一种广泛应用于石油开采领域的化学品。
其独特的表面活性和极强的界面活性能够有效地提高油井开采效率,同时还能够减少环境的污染和资源损耗,因此受到了石油工业的广泛关注和应用。
本文将从表面活性剂的定义、种类、作用机理、应用领域等方面进行探讨,旨在为读者深入了解表面活性剂在石油开采中的应用研究提供指导。
二、表面活性剂的定义和种类表面活性剂是指在水/油或气/液界面上活性化学物质。
表面活性剂分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂三类。
1. 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂是一种带正电荷的表面活性剂。
在石油开采中,常用的是皂基铵盐。
2. 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂是一种带负电荷的表面活性剂。
在石油开采中,常用的是磺化石油钠和脂肪醇聚醚磺酸钠等。
3. 非离子表面活性剂非离子表面活性剂是一种没有电荷的分子,其具有强的亲水性和疏水性。
在石油开采中,常用的是烷基苯乙氧基乙醇、聚醚等。
三、表面活性剂在石油开采中的作用机理1. 降低表面张力表面活性剂能够降低水和油之间以及油和岩石之间的表面张力,从而使原本难以分离的油水混合物变得容易分离。
此外,表面活性剂还能够减少油的黏度,使其更容易被提取。
2. 稳定乳液在石油开采中,常常出现水在石油中形成的乳液,这时使用表面活性剂可以稳定这种乳液,使石油更容易被提取。
3. 降低沉积物的粘着力石油开采过程中,沉积物会堵塞油井,导致石油无法顺畅地流出。
而表面活性剂能够降低沉积物的粘着力,从而减少油井堵塞的发生。
4. 加速石油流动在石油开采过程中,常常需要将注入的水和石油混合并向下流动,这时使用表面活性剂可以减少水和石油的界面张力,从而加速石油的流动。
四、表面活性剂在石油开采中的应用领域表面活性剂在石油开采领域有着广泛的应用领域:1. 油田开发针对油田开发中存在的油井堵塞、低渗透率等问题,表面活性剂可以起到非常重要的作用。
油包水型乳液及其制备方法引言油包水型乳液是一种常用的复合体系,由油相和水相组成。
它具有良好的稳定性和适应性,广泛应用于化妆品、医药、农药等领域。
本文将介绍油包水型乳液的定义、特点以及制备方法。
1. 油包水型乳液的定义与特点油包水型乳液是指油相包裹在水相中形成的一种乳状液体。
它具有以下特点: -稳定性好:油包水型乳液能够长时间保持稳定的分散状态,不易出现相分离现象。
- 适应性强:可以根据不同需求调整油相和水相的比例,以获得不同的物理性质和功能。
- 使用方便:油包水型乳液易于携带和使用,可直接涂抹于皮肤或其他表面。
2. 油包水型乳液的制备方法2.1 传统制备方法传统制备方法主要包括以下步骤: 1. 配制油相:选择合适的油脂或者合成油相,加入适量的表面活性剂,并进行搅拌混合,使其均匀分散。
2. 配制水相:将适量的水加热至一定温度,加入适量的表面活性剂,并进行搅拌混合。
3. 油相与水相的混合:将步骤1中配制好的油相缓慢加入步骤2中的水相中,同时进行搅拌混合。
4. 稳定剂的添加:根据需要,可以添加稳定剂来提高乳液的稳定性。
5. 调整pH 值:根据需要调整乳液的pH值,使其符合要求。
6. 进一步处理:可以通过离心、过滤等方法去除残留物质,以获得纯净的乳液产品。
2.2 先进制备方法近年来,随着科技的发展,出现了一些先进的油包水型乳液制备方法: 1. 高压均质法:利用高压均质机将油相和水相同时通过微孔板或者螺旋装置进行高速剪切和碰撞,从而实现快速、均匀地混合两相,并形成乳液。
2. 超声波辅助法:利用超声波的力量,使油相和水相产生剧烈的振动和激发,从而促进两相的混合和乳化。
3. 逆微乳化法:将油相和水相分别与适量的表面活性剂混合,然后将两相混合,并通过逆微乳化过程形成乳液。
油基钻井液油基钻井液是一种重要的钻井工艺液体,用于在钻井过程中冷却、润滑、清洗井眼,并稳定井壁。
它由基础油、胶体粘土、表面活性剂等组成。
用于化妆品的可生物降解表面活性剂在钻井液中的应用∙类别:石油工业∙作者:Lui F.Nicora,William M.Mcgregor∙关键词:钻井液,添加剂,APG,生物降解,液体损失,流变性∙【内容】∙一、前言在钻井过程中,当钻井液遇到可渗透的岩石层时,通常都具有一种失去水相(“流体损失”)的自然趋势,尤其是在那些超过岩石孔隙压力的高压井中,这些问题更为严重。
在过去的几年中,已经研制并成功地使用了各种各样的控制流体损失的添加剂。
在静态和动态条件下,它们能在井壁上结成滤饼,其粘性又不足以限制钻井液在井中的循环,且其不可渗透性却足以减少因渗入地层而产生的液体的损失。
用于钻井液中最著名的添加剂有:①水化膨胀性粘土,如膨润土,它通常还需和其它降滤失剂一起使用;②褐煤,一种经NaOH或多价金属盐如Na、K、Fe、Cr、Ti处理而形成的氧化、磺化、磺甲基化产物;③Na、K、Ca、Cr、Fe、Ti的木素磺酸盐;④聚合物,包括羧甲基纤维素、PACs(聚阴离子纤维素)、生物高分子聚合物(如黄原胶和硬葡聚糖)、合成聚合物(如丙烯酸与丙烯酰胺的均聚或共聚物)、聚半乳糖甘露聚糖及其衍生物、羧基烷基化或交联的羧基烷基化淀粉。
含有上述添加剂的钻井液在使用时,必须满足详细的技术要求,然而由于岩层高度的多变性、温度及压力条件等因素的影响,添加剂的用量或为达到预期效果而选用的添加剂种类需要作较大的变动。
正是由于这些添加剂或其使用,通常也会以一种不良的方式影响到泥浆其它的可变特性(如粘性、润滑性、粘土膨胀阻力等)。
最后的钻井液配方必须详尽地综合考虑流体损失和其它流体特性,还要考虑配方自身的成本和因使用这些添加剂而带来的生物降解及其潜在的环境污染等问题。
这类环保问题已逐渐为人所重视,与此同时,既具有环境可以接受的特性,又兼备多功能作用,并能潜在地取代少数功能单一品种的添加剂已逐渐为人们所关注。
二、APG近年来,以可再生性天然糖化物或类脂为原料而生产的糖基非离子表面活性剂作为洗涤剂,尤其在化妆品和个人护理用品方面,已被发现具有日益广泛的用途。
这些半天然的表面活性剂及APG颗粒的迅速应用主要是受两个良性因素所驱使:首先是其优良的润湿性和乳化性;其次是其高效率的需氧生物降解性。
APG本身低毒和降解迅速的良好品质成为其在众多领域得以大量应用的关键所在。
由葡萄糖与C4~C14的脂肪醇经生物酶催化制备的APG产品(其中C4~C10的APG产品为水溶性,C12~C14为油溶性),除APG外,其产品中还不可避免地含有少量足以拓宽其商业使用价值的异构体及烷基链长不同的脂肪醇。
与其它传统的表面活性剂不同,APG具有良好而规律的表面活性,以APG作为钻井液的一种组成部分的进一步研究也许可以获得更多有价值的资料。
本文把APG作为降滤失的一种协同添加剂使用,室内研究了其对钻井液降滤失特性的增益情况以及作为糖基表面活性剂聚合物为环境接受的可能性,发现在钻井液中加入极低浓度的APG即可以极大地改善整个泥浆系统的所有特性。
以适当溶剂溶解的长链的APG颗粒与短链的APG产品一样具有良好的水溶性,能够发出令人愉悦的气息,其水溶液呈现出较低的粘度和较好的牛顿流变性,且在对水硬度敏感的环境APG都显示出较高的起泡能力(尤其是具有短链烷基的APG)和润湿能力。
APG能降低水/油界面张力,这使其还兼备了良好的去污力和乳化特性。
其产品中所含脂肪链基长短的巨大变化为其在获得最佳HLB值的范围内,营造了一个宽松的选择空间和因材施用的上佳环境。
三、实验测试根据所研究的各个配方准备钻井液,其流变性及流体损失特性,采用API仪器和方法测定。
水溶性的APG(短链)可以直接加入,水不溶性的APG(长链)经由10wt%的APG/乙醇的乙醇溶解后加入。
尽管由于极低的APG用量以及商业级APG产品中含有本身就具有消泡特性的少量脂肪醇杂质,使得消泡剂的使用显得不太必要,但应用时仍可以加入适量的消泡剂以避免潜在的起泡问题。
生物降解测试可采用OECD301D(封闭罐式测试)方法,经28天的实验,约60%以上的APG已经降解,这证实了APG可以“迅速生物降解”的性质。
润滑性测试采用的是OFITE润滑测定仪。
地层损害测试是用“Clashach sandstone”(含有90%石英和2%粘土)的岩心样品,在70℃下进行。
该岩心样品的半径为5cm,长度为5cm,被装在Hassler容器中,在约1400lb/in2的限制压力下测试。
这项测试包括评价岩心对气体和3%KCl盐水的初始渗透率(ki n.g a s 和ki n,b),然后将其在70kg/cm3高压的钻井液中放置2h(1h动态,1h静态),随后测试其对气体和盐水的最终渗透率(kf i n,g a s和kf i n,b)。
气体和盐水的流动方向与钻井液正好相反。
放置2h期间的流体损失也附带地被测量。
岩心渗透实验完成后,测试“lift-off 压力”(即岩心脱去泥饼时的使用压力)。
然后,在测试其“回流渗透率”之前,将该岩心用酸进行处理。
根据ASTMD1141-75(为替代真实海水制定的标准细则)的详细程序制备合成海水。
四、流体损失、流变学和辅助效应被研究的泥浆至少含有一种水溶性的聚合物及一种以上的烷基(多)葡萄糖苷,且这些泥浆具有有效地减少流体损失和较好地抑制加热老化的特性。
此外,其润滑性和抗细菌侵袭的敏感性也得到了改善。
曾报道过有关高浓度甲基苷在水基钻井液中具有良好的页岩稳定作用。
我们正在研究的是当APG用于水基泥浆时,其对页岩失水的抑制情况。
在大多数实验中,轻泥浆用来增加实验之间的差异,最好的APG 则在更现实的泥浆体系中研究(例6)。
例1:配制一系列含水溶性聚合物和APG总重量相同的实验用钻井泥浆。
水溶性聚合物(规整的PAC与黄原胶的比例为1∶1)和APG的比例在确保总重量恒定的前提下有所变化。
由实验可知,在总含量相同的前提下,将水溶性聚合物和APG复配用于减少流体损失的情况与其各自单独作为所谓的添加剂使用的情况对比,发现单独使用APG的效果不如与聚合物混合更有效。
然而,用APG替代15%的水溶性聚合物能将液体损失减少约50%。
添加了APG的泥浆其粘度几乎没有变化。
例2:将一定量微量的不同类型的烷基(多)葡萄糖苷添加到含有可溶性聚合物(规整的PAC和黄原胶)的泥浆中,配制成一系列轻质泥浆。
这些泥浆在120℃老化16h后,其HPHTFLAA(高温高压下的流体损失值)降低,测定结果显示将特定类型APG以极低的浓度(约占泥浆总重的0.008wt%)添加到泥浆中,即可把老化后泥浆的HPHT 流体损失降低至原先的一半。
这种HPHTFL值的降低情况在甲基葡糖苷或APGC4的泥浆体系中均观察不到,仅对长链的APG泥浆体系是有效的。
作为参考的其他类型表面活性剂,DME(钻井泥浆乳化剂)和DMS(钻井泥浆表面活性剂)在减少流体损失方面的贡献几乎没有。
在同一类型的泥浆配方中,测试并研究了两种APG对泥浆润滑性的影响。
含有APG的泥浆的摩擦系数得以改善,这也许应该归因于不纯的APG产品中残存有少量脂肪醇的缘故。
例3:一个为顶部井眼(tophole)配制的泥浆用于研究加入APG 后对泥浆特性所起的作用。
其结果显示用上述被监控的泥浆,随着其中APGA(一种优化的APG组合)加入量的增加,增强了泥浆的流变性,提高了悬浮特性(较高YP/PV比例),因而减少了流体损失。
然而,经济因素限制了APG为顶部井眼使用的应用可能性。
例4:表1展示了几种以不同浓度(约占泥浆总重量的0.05wt%和0.5wt%)配制的含有APGA(不溶于水)的水溶性聚合物泥浆与作为对比样的甲基葡糖苷及APGC(都是水溶性)水溶性聚合物泥浆的对4比试验。
其结果再次表明,增加APGA的用量可以改善泥浆的流体损失。
仅在泥浆流变学上良性的变化也是显而易见的。
又一次表明甲基葡(丁基葡糖苷)在这方面没有明显的效果。
另外,在含有糖苷、APGC4APGA的泥浆表现出更好的抗微生物侵袭的能力,据对泥浆存放两个星期的初步观察,发现仅有不含APGD的泥浆遭受到微生物的侵袭。
例5:按表2配制的钻井液用于证实由于APG的加入在硅酸盐体系中所产生的差异。
实验结果表明,APG的加入有助于改善硅酸盐体系的流变性、滤液性能及耐温能力。
表 2 在硅酸盐体系中APGA的作用泥浆配方:水350g+氯化钾15g+黄原胶1g+规整PAC1.5g+改性淀粉4g+膨润土钠盐0.5g+纯碱硅酸钠5(vol%)+APGA(见下表)+氧化钡300g+APGA(见下表)+氧化钡12g注:试验温度为105℃例6:表3用于记录在13ppgKCl-聚合物泥浆体系中随APGA用量的增加其泥浆行为的改变。
测定结果表明,该泥浆的耐温能力和高温滤失性均有所改善。
表 3 在13ppgKCl-聚合物体系中APGA的作用泥浆配方:合成海水350g+氯化钾10.5g+黄原胶1g+规整PAC1g+PAC1g例7:表4显示了加入APGA后,可以改善黄原胶溶液的耐温稳定性。
将不含APGA的黄原胶溶液与老化前后均加入APGA的黄原胶溶液分别进行老化,实验数据表明,在黄原胶溶液老化前加入APGA可以充分地保护该聚合物抗热降解的泥浆流变性能。
表 4 在黄原胶溶液体系中APG的作用五、地层损害性能用两种以碳酸钙聚合物为主的钻井液作对照,其中一种加入了APGA(0.5ppb)。
将这两种钻井液与岩石接触2h,从滤液的角度观察其各自的差异。
含有APGA钻井液的滤液为29mL(相当于 6.8mL的APIFL)而另一钻井液的滤液为79mL(相当于8.4mL的APIFL),从而证实使用APGA作为抑制聚合物流体损失的协同添加剂是有效的。
岩心样品的初始渗透率介于250~450mD的气体渗透率和21~36mD的盐水渗透率之间,该岩心与钻井液接触2h后,超过2h岩心的持续渗透率介于含有APGA的体系81%气/90%盐水的渗透率值和不含APG的体系62%气/97%盐水的渗透率值之间。
这两种钻井液各自的初动压力均较低(含有APGA的为2.5lb/in2,不含APG的为 4.5lb/in2)。
酸化处理后其渗透率的恢复值为:含有APGA的体系为87%气/90%盐水的渗透率,没有APG的体系为60%气/100%盐水的渗透率。
这些数据表明,不含APGA的更高滤失率在岩心内部会造成更多的伤害,这种伤害即使通过移去滤饼或酸化处理也难以得到恢复。
六、作用机理与APG一样,“聚乙二醇”为人所熟知地应用于水基钻井液中以改善传统的聚合物体系的HPHT稳定性。
实际上,这些“聚乙二醇”为烷氧基化的脂肪醇、酸或胺。
通常它们是含有与文献中所讨论的APG极为相似的一个疏水基和亲水基团的非离子表面活性剂。