驱油用表面活性剂研究进展.
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表面活性与表面活性剂
某些物质能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面活性。具有表面活性 的物质叫表面活性物质。 1．肥皂、洗涤剂等；（含杂质出现最低点） 2．乙醇、丁醇、醋酸等低级醇酸； 3．无机物、蔗糖等。
表面活性剂
定义：加入很少量即能降低溶剂（一般 为水）的表面张力，改变体系界面状态， 从而产生润湿、乳化、增溶、起泡等一 系列作用（或其反作用）,以达到实际应 用要求的一类物质。
表面活性剂的分类
表面活性剂驱油机理
1．降低油水界面张力，使残余油变为可流动油
当油水界面张力降低时，油滴容易变形，油滴通过喉道时，阻力减小。这样在 亲水岩石中处于高度分散状态的二次残余油就会被驱替出来，形成流动油。
2．改变岩石表面的பைடு நூலகம்湿性
表面活性剂驱油机理
3．增加原油在水中的分散作用
随着界面张力的降低，原油可以分散在活性水中，形成O/W 型乳状液，表面活性剂起稳定 剂作用。同时，由于表面活剂在油滴表面的吸附而使油滴带有电荷，油滴就不易重新粘回 到地层表面。
脂肪醇碳氢链的加长而增大，并能将溶液表面张力降低至一般表面
活性剂溶液不能达到的水平（如约20 mNL-1）。
阴非表面活性剂
阴非表面活性剂是分子结构中同时具有阴离子和非离子亲水头基的表
面活性剂，主要通过在阴离子型表面活性剂亲水头基上引入一定量的非离 子性链节而制备的，该类型产品主要包括烷氧基羧酸盐、烷氧基硫酸酯盐
聚表剂
AP:200mg/L(×600)
AP:200mg/L(×800)
AP:200mg/L(×1000)
AP:200mg/L(×1500)
聚表剂
AP:1600mg/L(×600)
AP:1600mg/L(×800)
AP:1600mg/L(×1000)
HPAM:1600mg/L(×600)
无机盐对表面活性剂的影响
4．聚并形成油带机理
阴离子型表面活性剂
石油磺酸盐
是目前油田应用最为广泛的驱油用表面活性剂，是由富芳烃原油磺化得到的
产物。
该产品界面活性高，原料来源广，生产工艺简单、成本低、与原油配伍性好 易与二价、三价阳离子形成沉淀物、耐盐性较差。同时由于原料组成复杂，
不同批次产品稳定性较差，严重影响了产品在高温、高盐油藏中的应用
Gemini表面活性剂
Gemini 表面活性剂是通过连接基团或链节把两个或多个单头单尾传统表面活性剂连 接成一种具有多亲水头基多疏水尾链的表面活性剂，也是 20世纪末出现的新型表面 活性剂，它的亲水头基可以是阳离子、阴离子、非离子、两性离子，疏水基团可以为 碳氢链或碳氟链。该类型表面活性剂具有临界胶束浓度低、界面活性高、耐温抗盐、 低吸附损耗等优点；但目前国内尚未见可以直接应用于矿场驱油用的工业化产品，其 主要原因是 Gemini 表面活性剂合成工艺复杂、成本高、收率低，这也是制约 Gemin 表面活性剂矿场应用的关键。
表面活性的性质
表面活性剂的亲水亲油平衡
表面活性剂的HLB值的范围为l～40由小到大亲水性增强。一般HLB小于10则认为亲油性 好，大于10则认为亲水性好。现用的HLB值均以石蜡的HLB＝0、聚乙二醇的HLB＝20和 十二烷基硫酸酯钠盐的HLB＝40作为标准。阴、阳离子表面活性剂的HLB在1～40之间， 非离子表面活性剂的HLB在1～20之间。
HLB的范围及其应用
HLB值与溶解性的关系
HLB值 1～3 3～6 7～9 8～18 13～15 15～18
用途 消泡剂 W/O乳化剂 润湿剂 O/W乳化剂 洗涤剂 增溶剂
HLB值 1～3 3～6 6～8 8～10 10～13 13以上
溶解性 不分散 微分散 搅拌下分散成乳液 形成稳定乳液 半透明乃至透明 透明溶液
在形成胶束的聚集数上，无机盐能明显地促进离子型表面活性剂聚集，而对非离
子表面活性剂的影响不大。
极性有机物对表面活性剂的影响
在表面活性剂溶液中，加入少量的长链有机物质，能显著提高表面
活性剂的表面活性，即使cmc和cmc值明显减小。
长链脂肪醇的存在对于表面活性剂溶液的表面张力、cmc及其他性质 (如乳化、增溶、发泡及稳泡等)均有显著影响。这种作用的大小随
两性表面活性剂
表面活性剂分子中既有阴离子亲水基又有阳离子亲水基而呈现两性，常用的是甜菜碱两 性表面活性剂。按照分子中阴离子亲水基团类型，可分为羧酸型、磺酸型、硫酸酯盐型 ，目前以羧酸型和磺酸型应用最为广泛。由于该类型表面活性剂属于阴、阳离子同体， 分子内电荷中和，对外显示电中性，具有非离子型表面活性剂的耐盐性，又具有溶解性 好、界面活性高等离子型表面活性剂的特点。 磺基甜菜碱型表面活性剂还存在着以下问题：1）生产成本高、生产工艺复杂。2）产品 应用的成熟度不高。
高分子表面活性剂
聚表剂
以聚丙烯酰胺碳氢链为骨架，在碳—碳柔性主链的侧基上通过一定接枝共聚手段，引 入大量非离子亲油非极性基团，根据亲水亲油平衡值，主链侧基上同时引入了强极性 亲水基团，从而形成了多元接枝双亲性（既亲水又亲油）的共聚物表面活性剂
在不用碱的条件下把增粘、降低流度比、扩大波及系数；降低油水界面张力、提高对 原油的增溶能力和乳化能力等优势于一身。
、烷氧基磺酸盐，其性能取决于阴离子基团类型、烷氧基类型和链节大小
、亲油基类型和大小。与石油磺酸盐表面活性剂相比，阴非两性表面活性 剂的最大特点是抗盐耐温能力强、地层吸附损失小。
非离子型表面活性剂
表面活性剂在水溶液中不能电离成离子，以分子或胶团状态存在于溶液中。
主要包括聚氧乙烯型非离子表面活性剂、多元醇型非离子表面活性剂和烷基醇 酰胺型非离子表面活性剂以及聚醚型等 非离子表面活性剂的耐盐、耐多价阳离子性能好,临界胶束浓度低 在地层中的稳定性差,岩石对它的吸附量比对阴离子表面活性剂的吸附量高,而 且非离子表面活性剂不耐高温,价格也高。
无机盐对表面活性剂体系的表面活性有明显影响。它的加入可以压缩表面及胶团
周围扩散双电层，因而减弱吸附层和胶团中表面活性离子之间的斥力，使之排列 得较为紧密，其结果是cmc和cmc值均有所降低。但这种协同作用主要表现在离子
型表面活性剂与无机盐混合溶液中。
无机盐对非离子表面活性剂的cmc影响较小；对表面张力的降低也不明显。
某些物质能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面活性。具有表面活性 的物质叫表面活性物质。 1．肥皂、洗涤剂等；（含杂质出现最低点） 2．乙醇、丁醇、醋酸等低级醇酸； 3．无机物、蔗糖等。
表面活性剂
定义：加入很少量即能降低溶剂（一般 为水）的表面张力，改变体系界面状态， 从而产生润湿、乳化、增溶、起泡等一 系列作用（或其反作用）,以达到实际应 用要求的一类物质。
表面活性剂的分类
表面活性剂驱油机理
1．降低油水界面张力，使残余油变为可流动油
当油水界面张力降低时，油滴容易变形，油滴通过喉道时，阻力减小。这样在 亲水岩石中处于高度分散状态的二次残余油就会被驱替出来，形成流动油。
2．改变岩石表面的பைடு நூலகம்湿性
表面活性剂驱油机理
3．增加原油在水中的分散作用
随着界面张力的降低，原油可以分散在活性水中，形成O/W 型乳状液，表面活性剂起稳定 剂作用。同时，由于表面活剂在油滴表面的吸附而使油滴带有电荷，油滴就不易重新粘回 到地层表面。
脂肪醇碳氢链的加长而增大，并能将溶液表面张力降低至一般表面
活性剂溶液不能达到的水平（如约20 mNL-1）。
阴非表面活性剂
阴非表面活性剂是分子结构中同时具有阴离子和非离子亲水头基的表
面活性剂，主要通过在阴离子型表面活性剂亲水头基上引入一定量的非离 子性链节而制备的，该类型产品主要包括烷氧基羧酸盐、烷氧基硫酸酯盐
聚表剂
AP:200mg/L(×600)
AP:200mg/L(×800)
AP:200mg/L(×1000)
AP:200mg/L(×1500)
聚表剂
AP:1600mg/L(×600)
AP:1600mg/L(×800)
AP:1600mg/L(×1000)
HPAM:1600mg/L(×600)
无机盐对表面活性剂的影响
4．聚并形成油带机理
阴离子型表面活性剂
石油磺酸盐
是目前油田应用最为广泛的驱油用表面活性剂，是由富芳烃原油磺化得到的
产物。
该产品界面活性高，原料来源广，生产工艺简单、成本低、与原油配伍性好 易与二价、三价阳离子形成沉淀物、耐盐性较差。同时由于原料组成复杂，
不同批次产品稳定性较差，严重影响了产品在高温、高盐油藏中的应用
Gemini表面活性剂
Gemini 表面活性剂是通过连接基团或链节把两个或多个单头单尾传统表面活性剂连 接成一种具有多亲水头基多疏水尾链的表面活性剂，也是 20世纪末出现的新型表面 活性剂，它的亲水头基可以是阳离子、阴离子、非离子、两性离子，疏水基团可以为 碳氢链或碳氟链。该类型表面活性剂具有临界胶束浓度低、界面活性高、耐温抗盐、 低吸附损耗等优点；但目前国内尚未见可以直接应用于矿场驱油用的工业化产品，其 主要原因是 Gemini 表面活性剂合成工艺复杂、成本高、收率低，这也是制约 Gemin 表面活性剂矿场应用的关键。
表面活性的性质
表面活性剂的亲水亲油平衡
表面活性剂的HLB值的范围为l～40由小到大亲水性增强。一般HLB小于10则认为亲油性 好，大于10则认为亲水性好。现用的HLB值均以石蜡的HLB＝0、聚乙二醇的HLB＝20和 十二烷基硫酸酯钠盐的HLB＝40作为标准。阴、阳离子表面活性剂的HLB在1～40之间， 非离子表面活性剂的HLB在1～20之间。
HLB的范围及其应用
HLB值与溶解性的关系
HLB值 1～3 3～6 7～9 8～18 13～15 15～18
用途 消泡剂 W/O乳化剂 润湿剂 O/W乳化剂 洗涤剂 增溶剂
HLB值 1～3 3～6 6～8 8～10 10～13 13以上
溶解性 不分散 微分散 搅拌下分散成乳液 形成稳定乳液 半透明乃至透明 透明溶液
在形成胶束的聚集数上，无机盐能明显地促进离子型表面活性剂聚集，而对非离
子表面活性剂的影响不大。
极性有机物对表面活性剂的影响
在表面活性剂溶液中，加入少量的长链有机物质，能显著提高表面
活性剂的表面活性，即使cmc和cmc值明显减小。
长链脂肪醇的存在对于表面活性剂溶液的表面张力、cmc及其他性质 (如乳化、增溶、发泡及稳泡等)均有显著影响。这种作用的大小随
两性表面活性剂
表面活性剂分子中既有阴离子亲水基又有阳离子亲水基而呈现两性，常用的是甜菜碱两 性表面活性剂。按照分子中阴离子亲水基团类型，可分为羧酸型、磺酸型、硫酸酯盐型 ，目前以羧酸型和磺酸型应用最为广泛。由于该类型表面活性剂属于阴、阳离子同体， 分子内电荷中和，对外显示电中性，具有非离子型表面活性剂的耐盐性，又具有溶解性 好、界面活性高等离子型表面活性剂的特点。 磺基甜菜碱型表面活性剂还存在着以下问题：1）生产成本高、生产工艺复杂。2）产品 应用的成熟度不高。
高分子表面活性剂
聚表剂
以聚丙烯酰胺碳氢链为骨架，在碳—碳柔性主链的侧基上通过一定接枝共聚手段，引 入大量非离子亲油非极性基团，根据亲水亲油平衡值，主链侧基上同时引入了强极性 亲水基团，从而形成了多元接枝双亲性（既亲水又亲油）的共聚物表面活性剂
在不用碱的条件下把增粘、降低流度比、扩大波及系数；降低油水界面张力、提高对 原油的增溶能力和乳化能力等优势于一身。
、烷氧基磺酸盐，其性能取决于阴离子基团类型、烷氧基类型和链节大小
、亲油基类型和大小。与石油磺酸盐表面活性剂相比，阴非两性表面活性 剂的最大特点是抗盐耐温能力强、地层吸附损失小。
非离子型表面活性剂
表面活性剂在水溶液中不能电离成离子，以分子或胶团状态存在于溶液中。
主要包括聚氧乙烯型非离子表面活性剂、多元醇型非离子表面活性剂和烷基醇 酰胺型非离子表面活性剂以及聚醚型等 非离子表面活性剂的耐盐、耐多价阳离子性能好,临界胶束浓度低 在地层中的稳定性差,岩石对它的吸附量比对阴离子表面活性剂的吸附量高,而 且非离子表面活性剂不耐高温,价格也高。
无机盐对表面活性剂体系的表面活性有明显影响。它的加入可以压缩表面及胶团
周围扩散双电层，因而减弱吸附层和胶团中表面活性离子之间的斥力，使之排列 得较为紧密，其结果是cmc和cmc值均有所降低。但这种协同作用主要表现在离子
型表面活性剂与无机盐混合溶液中。
无机盐对非离子表面活性剂的cmc影响较小；对表面张力的降低也不明显。