表面活性剂期末论文

表面活性剂在石油工业中的应用

班别：10化本3班学号：2010364330 姓名：王梅珍

表面活性剂特定的分子结构—具有亲水和憎水基团—赋予这类分子许多特性。表面活性

剂能够富集在液/液、液/气和液/固界面，降低界面能，显著改变界面的状态和性质。

依用途而分，表面活性剂市场可以分为居室中应用和居室外应用两大类。前者是表面活

性剂的传统市场，主要用于制造各种洗涤用品；后者是正在不断开拓的十分活跃的市场。二

表面活性剂在能源和选矿工业中的应用属于居室外的应用，因此前景十分广阔。下面将粗略

介绍表面活性剂在能源和选矿工业中的应用。

一、表面活性剂在石油工业中的应用

1、在钻井泥浆中的应用

高分子表面活性剂是钻将泥浆——钻井液中的重要组成成分，对钻井液的性能控制起着

至关重要的作用。

（1）钻井液滤失性的调整剂

据文献报道，能显著降低钻井泥浆滤失量（滤失性：钻井液滤失量大小，与井壁所形成

滤饼质量有关。）的多为高分子表面活性剂化合物，这类化合物都有吸附基和水化基，座位

吸附基的主要有-OH、-COOH、-CONH

等，依靠氢键吸附在粘土粒子上；作为水化基的主要有-

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-等，能形成水化膜。

COO-、-SO

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（2）钻井液流变性的调整剂

表征钻井液流变性的主要指标有粘度、切应力、动塑比、流性指数和稠度系数。在钻井

过程中通常出现粘度、切应力过大或过小问题，需要在钻井过程中不断调整。表面活性剂对

钻井液流变性的作用主要表现在：表面活性剂通过形成降粘剂（分散型降粘剂和聚合物型降

粘剂）以降低钻井液中网架结构引起的粘度和切应力。当钻井液的粘度过低时，就有必要提

高钻井液的粘度，此时不能依靠增加粘土含量，而是依靠加入增粘剂；下面以Na-CMC为代表说明：25℃时Na-CMC的水溶液粘度不同，可划分为低粘（2%水溶液粘度 <50mPa·s），中粘（2%水溶液粘度为 50—270mPa·s），高粘（1%水溶液粘度为 400-500mPa·s）等三种。前

两种作降失水剂用，后者作增粘剂用。他们引起增粘的作用归纳为三点：①通过羟基使Na-CMC分子吸附在粘土离子表面，加上分子的水化基团的水化膜增加粘土粒子的流体力学体积，提高粘度；②一个Na-CMC分子可吸附多个粘土粒子形成网状结构；③使钻井液液相粘度增大。

在钻井过程中，钻柱与钻井液之间，钻柱与井壁接触点之间以及钻井液与井壁之间处于

不断运动状态而产生摩擦，衡量指标是摩擦因数。对于打定向井和水平井，钻井润滑性尤为

重要。钻井润滑剂通常为表面活性剂。表面活性剂的作用主要在摩擦界面上形成一层吸附膜，降低固体表面自由能。另外还可加入表面活性剂使泥浆中矿物油形成O/W型乳状液，并以细

小油珠分散在泥浆中作为润滑剂用。

除了以上几种作用，表面活性剂对钻井液流变性的影响作用还有乳化剂、起泡剂和泡沫

钻井液、消泡剂、缓蚀剂等等。

二、在采油工业中的应用

1、破乳剂

由于原有乳状液的类型不同（W/O或O/W型），所使用的破乳剂也相应地分为W/O（原有乳状液）型破乳剂和O/W（原有乳状液）型破乳剂。目前国内外各大油田使用的破乳剂主要

是第三代破乳剂（主要是非离子型的高分子表面活性剂）。破乳剂的分类：

（1）油包水型破乳剂：

聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇（或烷基苯酚）醚，聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚（BE型破乳剂），聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚松香酸酯，聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚的二元羧酸扩链物，聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇（或苯酚）醚，聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚的二

异氰酸酯扩链产物（POI型破乳剂），聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯丙三醇醚（GP型破乳剂），丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯与聚氧丙烯聚氧乙烯丙烯酸酯的共聚物，聚氧乙烯烷基苯酚甲

醛树脂，聚氧乙烯烷基苯酚甲醛树脂硫酸酯盐，聚氧乙烯烷基苯酚甲醛树脂松香酸酯，聚氧

乙烯烷基苯酚甲醛树脂的二异氰酸酯扩链产物，聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚甲醛树脂（AR型

破乳剂）……

（2）水包油型破乳剂：电解质类（如盐酸、氯化钠、氯化镁、氯化钙、硝酸铝等），低分子醇类（水溶性醇和油溶性醇），表面活性剂类（阳离子表面活性剂和阴离子表面活性

剂），聚合物类（阳离子聚合物，阴离子聚合物，非离子聚合物）。

各种破乳剂的破乳作用

（1）电解质类主要通过压缩乳状液液滴的界面双电层，降低界面点位和改变乳化剂的亲油亲水平衡而起作用。

（2）低分子醇类是通过调节油、水两相的极性，是乳化剂移向油相或水相而起作用。

（3）表面活性剂类主要是通过取代界面膜上天然表面活性剂，在界面形成排列不紧密，膜强度低的界面膜是乳状液稳定性降低。

（4）聚合物类主要是通过乳状液液滴聚结机理其破乳作用。

2、降粘剂

由稠原油（一种从地下深处开采出来的黄色、褐色乃至黑色的可燃性粘稠液体，它是一

种多组分的复杂混合物，组成元素主要是C、H、O、N、S等。）组成可知，它主要是由于有

复杂结构的沥青质和胶质引起粘度高，因此将低粘度有两种主要途径：一是加化学剂，降低

稠原油内部极性较强组分之间的相互作用力；另一种方法是乳化降黏，使稠原油以O/W乳状

液形式存在，从而极大地降低原油的粘度。而改变分子间作用力通常有以下途径：溶剂稀释法、注二氧化碳法、注入轻质原油法。

3、泡沫剂

泡沫剂属于表面活性剂，其表面与界面性质是重要指标，研究时首先要测定器表面张力

与界面张力。界面张力是表面活性剂水溶液与原油之间相互作用的结果，直接反映了两者之

间的相互作用的大小。所选的泡沫剂，都应该能较大幅度地降低油水间的的界面张力。