不可忽視的二氧化碳驅(qū)油中的發(fā)泡劑

二氧化碳驅(qū)油作為一項(xiàng)日趨成熟的采油技術(shù)已受到世界各國的廣泛關(guān)注。注入二氧化碳來提高石油采收率已有30多年的歷史。但是，在典型油藏條件下，二氧化碳的黏度可能是石油的1/50~1/10，這使得二氧化碳可能穿過油層，并優(yōu)先通過滲透性更強(qiáng)的巖石層。這個(gè)問題可以通過添加表面活性劑產(chǎn)生原位二氧化碳泡沫來緩解。理想情況下，使用二氧化碳泡沫提升石油采收率將是一種無毒的碳封存方法，將減少對全球氣候變化的影響。目前大多數(shù)關(guān)于二氧化碳驅(qū)油碳封存潛在環(huán)境影響的研究主要集中在二氧化碳泄露方面，很少有研究考慮發(fā)泡劑泄露的潛在影響。1.二氧化碳泄露的環(huán)境影響二氧化碳驅(qū)油的環(huán)境影響主要為存儲的二氧化碳短期泄露、大規(guī)模泄露和長期擴(kuò)散或滲漏。這些過程對人類健康和全球環(huán)境有著直接或者間接的影響。從區(qū)域的角度來看，泄露區(qū)附近的二氧化碳含量增加會造成地下水和土壤發(fā)生化學(xué)變化，導(dǎo)致植物健康生長和作物產(chǎn)量下降。這些高濃度的二氧化碳也會對人體健康產(chǎn)生直接影響。如果二氧化碳的濃度高于5%–10%，可能導(dǎo)致人體意識喪失，甚至死亡。從全球的角度來看，二氧化碳的釋放會導(dǎo)致溫室氣體含量的增加，從而會降低或消除地質(zhì)儲存的益處。加拿大艾伯塔省的扎馬湖遺址含有數(shù)萬噸的用于提高石油采收率的二氧化碳和硫化氫混合物。該地點(diǎn)在完成二氧化碳注入后進(jìn)行了密封，但是隨著時(shí)間的推移，用于密封井筒的水泥和鋼將會降解，這些有毒混合物將不可避免地泄露到環(huán)境中。我國的靖邊氣田一直在實(shí)施大型的二氧化碳驅(qū)油提高石油采收率的示范項(xiàng)目。靖邊氣田所在的鄂爾多斯盆地是我國第二大沉積盆地，具有很大的二氧化碳封存能力，并且靖邊氣田位于鄂爾多斯的地質(zhì)穩(wěn)定區(qū)。但是，該地區(qū)有地震歷史，并且存在崩塌的礦井和廢棄的鉆孔，這可能導(dǎo)致二氧化碳的泄露。因此，全面的地質(zhì)和環(huán)境監(jiān)測策略是十分必要的。?二氧化碳泄漏在各地質(zhì)封存位置發(fā)生的機(jī)理和影響2.表面活性劑泄露的環(huán)境影響在商業(yè)二氧化碳提升采油率的操作中，通常要注入幾百到幾千噸的表面活性劑。如果表面活性劑泄露，影響巨大。陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑對環(huán)境具有潛在的毒性作用，具體取決于其釋放量。陰離子表面活性劑是值得關(guān)注的，因?yàn)樗鼘τ糜谔嵘捎吐实亩趸寂菽亲钣行У摹Ｊ榛蛩徕c和α-烯烴磺酸鈉是最常見的兩種陰離子表面活性劑。即使是普通家用的表面活性劑，如果濃度較高的話，也會對環(huán)境造成影響。烯烴磺酸鹽與α-烯烴磺酸鈉具有相同的環(huán)境問題。烯烴磺酸鹽對水生生物有毒性，但尚未發(fā)現(xiàn)其對微生物有毒性作用?；腔晁猁}，已被發(fā)現(xiàn)對水生微生物具有毒性，但對甲殼類動物無害。當(dāng)解決表面活性劑降解的問題時(shí)，需要指出是否涉及有氧或厭氧情況。在提升采油率的前提下，我們關(guān)注的是厭氧降解。厭氧條件下的研究表明，烷基和烯烴磺酸鹽不會降解，而磺基琥珀酸鹽會降解。盡管我們已經(jīng)了解一些表面活性劑在理想?yún)捬鯒l件下的降解信息，但是對于各種環(huán)境條件與降解速度之間的關(guān)系的了解仍然有限。鑒于大多數(shù)油藏不可能具有理想的降解條件，因此，將這些化合物儲存在具有泄露或滲漏風(fēng)險(xiǎn)的油藏中可能會給環(huán)境帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)。3.納米顆粒泄漏對環(huán)境的影響最近的研究主要集中在使用納米顆粒作為發(fā)泡添加劑。通常認(rèn)為二氧化硅納米顆粒是一種環(huán)保添加劑。最近研究表明二氧化硅納米顆粒在一定的顆粒尺寸和暴露程度下表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞毒性?；铙w實(shí)驗(yàn)證明二氧化硅納米顆?？梢詫?dǎo)致肝臟和腎臟損傷，以及其他有害的影響。因此，向地下注入大量二氧化硅納米顆粒的潛在環(huán)境影響是值得深入研究的。其他納米顆粒對環(huán)境的影響也是不確定的。比如，ALOOH納米顆粒作為發(fā)泡添加劑具有加強(qiáng)的性能。但是，ALOOH納米顆粒的毒性取決于顆粒的尺寸。因此，該納米顆粒的大量釋放對環(huán)境造成的潛在影響也需要深入研究。4.二氧化碳驅(qū)油的未來鑒于二氧化碳驅(qū)油提高石油采收率是一種經(jīng)濟(jì)可行的碳封存技術(shù)，人們越來越關(guān)注二氧化碳驅(qū)油提高采收率的新技術(shù)。最近的研究已經(jīng)得到了高效的發(fā)泡添加劑來增強(qiáng)穩(wěn)定性、彈性和采收率。這些添加劑包括非離子表面活性劑、納米顆粒以及其他添加劑，如聚合物、醇和堿?？紤]到最近在添加劑使用方面的研究進(jìn)展，有毒陰離子表面活性劑可能將不再繼續(xù)使用，盡