成都市成华区成都理工大学能源学院
摘要：现阶段，世界各国对石油能源的需求在不断提升，因此进一步提高石油的采出率也是各个国家石油开采企业关注的重点。表面活性剂对于油气田开发有着举足轻重的地位，其种类繁多，在油气田各个方面应用十分广泛。基于石油生产，本文系统介绍了表面活性剂在钻井、采油两个方面的主要应用及相应的作用原理，并对未来表面活性剂的研究发展进行归纳展望。
关键词：表面活性剂，油气田开发
1. 表面活性剂在钻井过程中的应用
钻井液是指钻井过程中使用的工作流体，它在钻井工作中的主要作用是：（1）携带和悬浮钻屑，（2）稳定井壁，（3）冷却和清洗钻头、净化井底，（4）平衡地层压力和获取井下信息。
要使钻井液能满足不同的要求，需要在钻井液中加人各种化学处理剂。大部分的化学处理剂与表面活性物质有关。
1.1 表面活性剂作为起泡剂
在水基钻井液中加人起泡剂，在操作过程中混入气体产生泡沫，即成为泡沫钻井液。其目的是大幅度降低钻井液的密度，从而降低井孔内的液柱压力。这种钻井方法具有磨擦阻力小，钻井速度快，可防止井漏和井塌事故，对低压油气层有保护作用等特点。大多为阴离子型表面活性剂。非离子型及阳离子型表面活性剂较少应用在空气钻井、泡沫钻井或气化钻井下，泡沫剂是重要的添加剂。
1.2 表面活性剂作为乳化剂
钻井液使用的乳化剂可分为水包油型和油包水型乳化剂。水基泥浆中混入油形成O/W型钻井液，其目的也是提高钻速；在油基泥浆中形成W/O型钻井液，可提高钻井液的耐温性以及通过水敏性地层和产油层。
1.3 表面活性剂作为润滑剂
目前，国内外使用的钻井液润滑剂有170多种，约占钻井液处理剂总量的6%，其中大多数钻井液用润滑剂与表面活性剂有关。常用的钻井液润滑剂主要是石油工业的衍生产品，或来自类似的资源（油页岩、沥青砂等）。
1.4 表面活性剂作为泥浆降粘剂
钻井液降粘剂主要是用来降低钻井液的粘度，控制钻井液的流动性。好的降粘剂降粘率高，对粘土的抑制性强，成本低，有利于油田现场降低钻井成本、减少粘卡事故发生。随着钻井深度的加深，钻井液固相含量提高，粘土之间可能形成空间网状结构，使泥浆稠化。表面活性剂加人到泥浆中，可吸附在片状粘土的边棱上，使极性基团伸向水中，拆散泥土的网状结构，起到降粘作用。用作泥浆降粘剂的表面活性物质很多，如有机硅类、有机磷型及其他含阳离子共聚物型的多种表面活性剂。
1.5 表面活性剂作为泥浆消泡剂
钻井液在循环过程中，某些处理剂兼有起泡作用，但是对于高压油气层或者高压水层，需要一定的钻井液密度，否则就会出现井喷事故。在这种情况下，必须及时加人消泡剂以消除泥浆中泡沫。
2. 表面活性剂在采油过程中的应用
2.1 表面活性剂作为驱油剂
原油开采分为3个阶段。一次采油是依靠地层能量进行自喷开采，产量约占蕴藏量的5%—20%。在地层能量释放以后用人工注水或注气的方法，增补油藏能量，维持地层压力，使原油得以连续开采，称之为二次采油。当二次采油开展几十年后，剩余油以不连续的油块被圈捕在油藏砂岩孔隙中，此时采出液中含水85%—90%，有的甚至高达98%，这时开采已没有经济效益。约有60%—70%的原油只能依靠其他物理和化学方法进行开采，这样的开采称之为三次采油，国外亦称EOR技术。
我国石油平均采收率不足30%，但一些发达国家已达到50%，据我国 23 个油田地质情况的分析报告，我国有63%的油田可以通过表面活性剂驱来进一步提高采收率。表面活性剂因其具有特殊的易于吸附和亲水或亲油等特性，表现出良好的降低表面张力、发泡、渗透、润湿、增溶和分散性能，广泛地被用作驱油剂。
2.2 表面活性剂作为堵水剂
化学堵水剂所应用化学反应的工作原理来进行，在石油开采的过程中需要将化学试剂加入到油田中，油层与化学药剂就会发生化学反应，从而可以产生聚合物。底层岩石中所有聚合物都会以亲水膜的形式进行吸附，并且在雨水之后就能够不断的膨胀。聚合物所具备的该特性能够使得油井饱和水地带渗透率持续下降，进而可以防止油井出水的问题
2.3 表面活性剂作为添加剂
对于低渗透油层，为了提高油层的渗透性，可用酸处理油层，达到油井增产、水井增注的目的。酸化一般分为2类。一类是注入压力低的酸化液，通过化学的溶蚀作用，解除近井地层的堵塞，疏通和扩大油、水层的毛细孔径及缝的宽度。另一类是注入高压的酸化液，使地层压裂，称之压裂酸化，它是通过水力和化学溶蚀两种协同作用，压开地层，扩大缝隙，延伸和沟通裂缝的毛细孔，提高油和水的渗透通道。酸化时需要加人若干添加剂，以改进酸的性能。
2.4 表面活性剂作为防蜡剂和清蜡剂
蜡是C17—C70的直链烷烃，常温下为固体。在油层中，蜡溶解在原油中。在原油从地层流人到井底再到井口的开采过程中，由于压力和温度降低，使蜡在原油中溶解度减少，引起结蜡现象。由于结晶过程可分3个阶段，即析出蜡微晶、蜡晶长大和蜡沉积，若将蜡控制在第一和第二阶段，则可达到防结蜡的目的。根据防蜡剂的作用机理，可将其划分为3种类型
在采油过程中，需对结蜡的油井、管线和设备进行清理。清理的方法有2种：一是用加热方式，二是用化学清蜡剂。
2.5 表面活性剂作为降粘剂
在石油开采中，人们首先集中开采粘度低和凝固点低（0℃以下）的原油。之后开采的原油则为高粘油和高凝油。原油中胶质、沥青质的含量越多，其粘度越高；原油中石蜡含量越多，凝固点越高。对于高粘油和高凝油的开采，如采用化学方法，需加人降粘剂和降凝剂。把这些降粘水溶液注人井下，通过泵的作用，使高粘油形成低粘度的O/W原油乳状液而被采出。通常使用的降凝剂都是高分子表面活性剂，即主链为C18—C20和侧链带有极性基团的化合物，相对分子质量在4000~100000为宜。其作用原理是碳链与蜡共晶或吸附蜡微晶时，极性基团可抑制蜡晶生长。
结论
表面活性剂应用技术在油气s田开发中的应用越来越广泛，但是还是可以看到该技术在具体应用的过程中还是有一些不足，为了使得表面活性剂应用技术能够更好的在油气田开发过程中提供更大的帮助，我们在接下来的研究中应该注重以下几方面的发展。
（1）筛选和开发多功能的处理剂。为在高温高压和原油存在的条件下能够维持泡沫的稳定性，开发了碳氟表面活性剂或与两性烷烃表面活性剂复配。通过筛选发现，普通的阳离子表面活性剂—十二烷基三甲基氯化铵既具有杀菌缓蚀，又具有稳定粘土、防止蜡析出等作用；特定结构的酚醛树醋聚氧乙烯聚氧丙烯醚有乳化降粘、润湿减阻和破乳作用；
（2）扩大表面活性剂的原料来源，降低处理剂成本。目前油田使用的表面活性剂大部分来源于石油和煤炭，但是它们属于非再生资源，为此，最好从再生资源进行开发，降低表面活性剂的用量和成本，从而促进表面活性剂更大规模的使用；
（3）充分应用表面活性剂之间的协同效应，降低产品用量，扩大其适用条件；
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