Основные сценарии применения эмульгаторов в нефтедобывающей промышленности: решения по контролю эмульгирования, адаптированные ко всему технологическому процессу.

Применение эмульгаторов на нефтяных месторождениях охватывает ключевые этапы, такие как бурение, добыча нефти, сбор и транспортировка, а также хранение. Требования к эмульгированию значительно различаются в зависимости от сценария, что требует выбора конкретных типов эмульгаторов и составов для достижения точного контроля.

(I) Процесс бурения: стабилизация системы бурового раствора и обеспечение безопасности бурения.

В процессе бурения эмульгаторы в основном используются для стабилизации эмульсионной структуры буровых растворов на масляной и водной основе, повышения пескоудерживающей способности, смазывающих свойств и антизагрязняющих свойств бурового раствора, а также для предотвращения таких аварий, как обрушение ствола скважины и застревание бурильной колонны.

1. Буровые растворы на масляной основе: Для создания стабильных водомасляных эмульсий используются катионные и неионогенные стабилизаторы эмульсий (такие как поликватерниевые соли и эмульсии типа Span), которые обеспечивают буровому раствору превосходную смазывающую способность и устойчивость к температуре и солям, что делает его пригодным для бурения в глубоких и сложных пластах. Например, на глубоком высокотемпературном месторождении (температура 180℃) использовалась комбинация поликватерниевых солей и стабилизаторов эмульсии Span-80, что привело к увеличению стабильности бурового раствора на масляной основе на 40% и снижению коэффициента смазывающей способности на 35%, что позволило успешно завершить глубокое бурение.

2. Буровые растворы на водной основе: добавление анионных и амфотерных эмульгирующих стабилизаторов (таких как нефтяные сульфонаты и алкилбетаины) помогает стабилизировать мельчайшие капли масла в буровом растворе, улучшая его противообрастающие свойства и способность удерживать песок. Например, на месторождении с рыхлым песчаником добавление 0,5% эмульгирующего стабилизатора на основе нефтяного сульфоната в буровой раствор на водной основе увеличило его противообрастающие свойства на 50% и снизило частоту обрушения ствола скважины с 30% до 8%.

(II) Этап экстракции масла: усиление эмульгирования для повышения эффективности экстракции.

В процессе добычи нефти эмульгаторы искусственно создают стабильные эмульсии для достижения таких целей, как снижение вязкости тяжелой нефти, а также третичная нефтеотдача и вытеснение, тем самым решая проблемы добычи нефти и газа из малодебитных и труднодоступных месторождений.

1. Добыча тяжелой нефти: Для преобразования тяжелой нефти в эмульсии типа «масло в воде» используются анионные и неионогенные эмульгирующие стабилизаторы (такие как нефтяные сульфонаты и эмульсии на основе АЭО), что значительно снижает вязкость и улучшает текучесть. Например, на одном из месторождений тяжелой нефти (вязкость тяжелой нефти 8000 мПа·с) для получения эмульсии типа «масло в воде» использовалась система нефтяных сульфонатов + соэмульгаторов, что позволило снизить вязкость до уровня ниже 300 мПа·с и увеличить суточную добычу нефти из скважин с 5 до 12 тонн.

2. Третичная добыча нефти: В системах заводнения с использованием поверхностно-активных веществ и комбинированных системах заводнения добавление эмульгирующих стабилизаторов (таких как алкилбетаин и нефтяные сульфонаты) образует стабильные эмульсии типа «нефть в воде», расширяя зону охвата системы вытеснения нефти и повышая эффективность вытеснения остаточной нефти. Например, на месторождении с высокой обводненностью была применена комбинированная система заводнения «полимер + щелочь + бетаиновый эмульгирующий стабилизатор», которая увеличила извлечение сырой нефти на 15% по сравнению с заводнением, преодолев узкое место в увеличении добычи в период высокой обводненности.

3. Разработка нетрадиционных нефтегазовых месторождений: При разработке нетрадиционных нефтегазовых месторождений, таких как сланцевый газ и плотная нефть, используются наноматериальные, интеллектуально реагирующие эмульгаторы, которые адаптируются к условиям высоких температур, высокого давления и высокой солености, создавая стабильные эмульсии в жидкостях для гидроразрыва пласта, что повышает эффективность гидроразрыва и темпы добычи нефти и газа. Например, на месторождении сланцевого газа использование нанокремнеземсодержащих стабилизаторов эмульсии повысило стабильность эмульсии жидкости для гидроразрыва пласта на 60%, увеличило проводимость трещин в 3 раза и увеличило суточную добычу сланцевого газа на 80 000 м³.

(III) Сбор, транспортировка и хранение: разрушение эмульсий для обеспечения эффективной обработки.

В процессе сбора, транспортировки и хранения сырой нефти эмульгаторы (деэмульгаторы) в основном используются для разрушения образующихся в природе стабильных эмульсий, достижения разделения нефти и воды, снижения энергопотребления при транспортировке и соответствия требованиям последующей переработки.

1. Сбор и транспортировка сырой нефти: В зависимости от типа эмульсии сырой нефти выбираются полиэфирные, полиаминные или комплексные деэмульгаторы, которые быстро разрушают эмульсию путем закачки в трубопроводы или добавления в резервуары для хранения, снижая вязкость жидкости и сопротивление транспортировке. Например, в нефтепромысловом трубопроводе для сбора и транспортировки давление при транспортировке увеличилось на 30% за счет стабилизации эмульсии. После добавления полиэфирно-полиаминного комплексного деэмульгатора давление при транспортировке вернулось к норме, а энергопотребление снизилось на 25%.

2. Хранение и обезвоживание сырой нефти: добавление деэмульгаторов в резервуары для хранения сырой нефти в сочетании с процессами нагрева и отстаивания ускоряет разделение нефти и воды и снижает содержание воды в сырой нефти. Например, в резервуаре для хранения тяжелой нефти были использованы полиаминные деэмульгаторы, что сократило время обезвоживания с 48 часов до 12 часов. После обезвоживания содержание воды в сырой нефти снизилось с 20% до 0,5%, что соответствует требованиям процесса переработки.