付琛
[摘 要]表面活性剂的分子结构在调驱过程中对驱油效果具有重要的影响，降低油水界面张力的能力是选择表面活性剂活性剂的首要指标。本文选择油田常用的阴离子表面活性剂，研究不同极性基的表面活性剂在油水界面的吸附行为。
[关键词]表面活性剂 油水界面 吸附 界面张力
中图分类号：O647.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0113-01
1 引言
目前我国大部分油田已进入高含水开发阶段，水驱后残余油分布越来越复杂。表面活性剂作为三次采油中的重要驱油剂，其分子结构对驱油效果具有重要的影响。本文选择油田常用的阴离子表面活性剂，研究不同极性基的表面活性剂在油水界面的吸附行为，考察油相、温度及无机盐离子对表面活性剂界面活性的影响规律，探讨不同类型的表面活性剂的适用条件，明确表面活性剂的耐盐性能。
2 研究对象
油田常用的阴离子表面活性剂：十二烷基磺酸钠（SAS），十二烷基苯磺酸钠（SDBS），十二烷基硫酸钠（SDS），聚氧乙烯月桂醇醚硫酸酯钠（AES）。
3 研究内容
1.不同类型的表面活性剂在十二烷/水界面的界面张力
室温条件下（25℃），油相为正十二烷，表面活性剂溶液浓度为0.7×10-2mol/L；测定四种表面活性剂在十二烷/水界面的界面张力，确定不同极性基对表面活性剂界面活性的影响规律。测试结果如图2所示。
由图2可知，在相同浓度条件下，AES分子极性基团最大，增大了水相界面的过渡区域，能够更大程度的降低油水界面的能量，因此界面活性最高，而SAS分子的极性基最小，与水分子的作用较弱，因此降低界面张力的效果较差。四种表面活性剂在正十二烷/水界面的界面张力大小依次为IFTAES 2.测定表面活性剂在不同烷烃/水界面的界面张力 室温条件下（25℃），分别以正辛烷、正癸烷、正十二烷以及正十六烷作为油相，表面活性剂溶液浓度为0.7×10-2mol/L，测定SDBS、SDS、AES在不同烷烃/水界面的界面张力，确定表面活性剂与烷烃的最佳配伍性。测试结果如图3。 由图3可知，三种表面活性剂在不同油相中界面张力的变化规律基本相同，即随着烷烃链长度的增加，界面张力先减小后增加，并在癸烷/水界面处界面张力达到最低；随着烷烃链长度的增加，SDBS分子界面张力变化较小；SDS分子在四种烷烃中的界面张力较其它两种表面活性剂偏高，SDS降低油水界面张力的能力较差；在癸烷、十二烷界面处，AES分子的界面张力比SDBS分子小，但在辛烷、十六烷界面处，SDBS分子降低油水界面张力的能力较强。综上，癸烷与疏水碳链长度为12的表面活性剂配伍性最好，能够更好的降低油水界面张力。 3.阴离子表面活性剂的耐盐性能研究 室温条件下（25℃），表面活性剂溶液浓度为0.02 mol/L，表面活性剂选择SDS和AES，分别测定不同盐浓度下的界面张力。结果见图4。 由图4可知，随着无机盐浓度的增加，SDS与油相界面张力先减小后增大，在特定的无机盐浓度下，体系界面张力会达到很低的值。这是因为加入无机盐会在油水界面处的表面活性剂头基附近吸附形成双电层结构，屏蔽了阴离子表面活性剂头基之间的静电排斥，促使表面活性剂在油水界面的吸附量增加，从而使界面张力逐渐降低。但当无机盐浓度太大时，界面处的双电层被压缩，使得界面处表面活性剂亲水能力大幅度降低，从而导致体系界面张力值升高。从表1可知，SDS最适盐度值较AES小。此外，对比表面活性劑与三种无机盐离子的最适盐度可知，钙盐、镁盐的浓度要远小于钠盐，因此无机盐离子对表面活性剂影响强度依次为：Ca2+>Mg2+>Na+。 小结 通过界面张力测量实验，从不同角度考察了十二烷基磺酸钠（SAS），十二烷基苯磺酸钠（SDBS），十二烷基硫酸钠（SDS）以及聚氧乙烯月桂醇醚硫酸酯钠（AES）这四种表面活性剂在烷烃/水界面的界面张力变化规律。发现在室温（25℃）条件下，四种表面活性剂都能够降低正十二烷/水界面的界面张力，降低界面张力的能力依次为AES>SDBS>SDS>SAS。表面活性剂在不同烷烃/水界面的界面张力有所差异，随着油相烷烃链长度的增加，表面活性剂与油水之间的界面张力先减小后增加，并在癸烷/水界面处界面张力达到最小。当有盐离子存在时，加入少量无机盐体系界面张力降低，加入大量无机盐后体系界面张力升高；三种无机盐离子的影响强度依次是：Ca2+>Mg2+>Na+。 参考文献 [1] 康万利，董喜贵.表面活性剂在油田中的应用[M].北京：化学工业出版社，2004：130-180. [2] 金谷.表面活性剂化学[M].合肥：中国科学技术大学出版，2008：3-12. [3] Spencer E. Taylor Thermal destabilisation of bitumen-in-water emulsions - A spinning drop tensiometry study. Fuel， 2011， 90： 3028-3039.
