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关键词：界面化学性质 无机盐 碱 醇
在三次采油中，使用石油磺酸盐是基于其界面化学性质，获得较低的界面张力以期达到提高采收率的目的，这些性质与石油磺酸盐的组成结构等密切相关。石油磺酸盐的结构组成、平均分子量及分子量分布、无机盐、碱、醇、协同作用等因素都会影响石油磺酸盐的界面性质。
一、石油磺酸盐结构及相对分子量对界面性能的影响
石油磺酸盐是一种混合表面活性剂，这些规律对其同样适用。其烷基链越长，分子量越高，则油溶性越强。通常分子量大于450的为油溶性，分子量400以下的为水溶性，分子量在400-450的油水兼溶。当磺酸盐中有二磺酸存在时，亲水性将大大增加，破坏原有的亲水-亲油平衡。因此高分子量的石油磺酸盐是降低界面张力的有效成分。
廖广志等测定混合的烷基苯磺酸钠发现，在适当的比例下，平均分子量在415左右，能得到很低的界面张力值。J.L.Duda等人将平均分子量相差较大的两种石油磺酸盐复配，以获得效果更佳的平均分子量和分子量分布，发现复配体系具有较好的相行为特征。研究发现，表面活性剂的平均相对分子量与油相正构烷烃的碳数有一个对应关系，只有在一种碳数下能形成超低的界面张力。能产生最小界面张力的烷烃原子数叫做表面活性剂的烷烃碳数。组成复杂的石油磺酸盐同样遵循这种规律。
二、无机盐对界面性能的影响
无机盐通过改变表面活性剂分子在溶液中的形态和在油水中的分布来影响界面行为。在低盐浓度下，多数表面活性剂在水相中，而在高盐浓度下，多数表面活性剂则在油相中。特定含盐度下，表面活性剂在水相和油相中的浓度相等，从而分配系数为1。同时，也存在一个特定的盐浓度，表面活性剂分子开始形成胶团。因此，改变盐浓度可以改变表面活性剂分子在油水相的分配，达到临界胶团浓度状态，从而使油水界面张力达到最低。
张路等研究了不同离子强度下石油磺酸盐的动态界面张力特征。研究发现，石油磺酸盐LH 与正癸烷的动态界面张力稳态值随离子强度的增大通过一个最小值，达到稳态值的时间随离子强度的增大而减小。水相中的NaCl 浓度对LH 分子向油相的分配具有促进作用，它不仅缩短了LH 分子在油相、水相和界面上达到平衡的时间、而且影响界面上LH 的浓度，使界面上的表面活性剂平衡浓度最大，界面张力最低。
分析其原因为NaCl 浓度增加，压缩液滴双电层，降低液滴间斥力，有助于表面活性剂分子移向油相，进而增加了表面活性剂分子在剩余油相/中相微乳液界面上的吸附量，减小两相极性差而造成的。
徐桂英等在对石油磺酸盐、木质素磺酸盐和煤油体系的界面张力研究时，也考察了含盐量对体系动态界面张力的影响。王业飞等在研究石油磺酸盐复配体系在高矿化度油藏条件下用于驱油时的表面活性时，也对较高盐浓度下的体系降低油水界面张力进行了考察。
三、碱对界面性能的影响
在适当的碱存在下，石油磺酸盐在一定的浓度范围内具有优良降低原油/水界面张力的性质。在一定的碱浓度范围内，原油/水平衡界面张力可降至10-3mN*m-1数量级。廖广志等研究表明，单纯的弱碱水溶液与原油间很难形成10-3mN*m-1数量级超低界面张力，而加入一定的碱后，体系的界面张力能达到超低值。吴军政等在研究中分子量石油磺酸盐复合体系形成超低界面张力的条件时，考察了Na2SiO3、Na2SiO3、NaOH 三种碱性物对复合体系界面张力的影响，发现从产生的最佳界面张力值和最佳含碱量考虑，NaOH 效果最好。
四、醇对界面活性的影响
长链的极性有机物一般都能提高表面活性剂的表面活性[1]。例如醇、酸、胺等，随着碳氢链的增长，CMC 值下降。对于微乳液驱和三元复合驱，醇是非常重要的组分之一。脂肪醇对CMC 的影响的原因是醇分子能穿入胶团形成混合胶团，减小表面活性剂离子间的排斥力，并且醇分子的加入会使体系的熵值增大，因此胶团容易形成和增大，使CMC 值降低。在表面活性剂驱中，可以加入醇类等极性有机物作为助表面活性剂，可以改善表面活性剂的溶解度，并借助于使油水界面膜凹或凸向油相而改变体系相态的最佳含盐度或界面活性，使表面活性剂对盐的容忍能力增加，从而起到降低体系界面张力的作用。
五、协同效应对界面活性的影响
石油磺酸盐的不同极性组分间存在着协同效应。由于存在杂原子化合物与烃类介质间的协同作用而使原油具有极性[2]，因此以原油为原料合成的石油磺酸盐的化学组成也与极性密切相关。极性大的组分具有增加与水的亲合力的性质，可使乳化更加稳定；极性小的组分具有增加与油的亲合力的性质，可提高石油磺酸盐对油的增溶能力。将不同极性组分按一定比例复配，可改善石油磺酸盐的亲油性和亲水性的相对大小及强度，调节石油磺酸盐的HLB 亲水亲油平衡（Hydrophile—Lipophile—Balance）值，可使不同极性组分相互作用产生协同效应。
陈咏梅等采用硅胶柱层析法将两种石油磺酸盐分别分离成不同极性组分，在加醇和无醇条件下考察了石油磺酸盐不同极性组分及其复配体系的相行为和超低界面张力。提出石油磺酸盐是由不同极性组分组成的复杂表面活性剂，其不同极性组分间存在协同效应，极性在协同效应中起着重要作用。
宋作钰采用溶剂萃取法将石油磺酸盐分离为不同极性的三组分，研究各组分复配物的界面活性，发现正庚烷可溶物和甲苯可溶物具有协同效应，复配体系的界面张力最小值和稳定值可在较宽浓度范围内获得较佳值。
综上所述，关于石油磺酸盐的性能及其影响因素，国内外学者在理论方面及现场应用上都进行了较多的研究，但由于体系的复杂性和影响因素的多样性，得到的多是一些具有针对性的特定研究结果。
参考文献
[1]韩冬，沈平平.表面活性剂驱油原理及应用[M].第一版.北京石油工业出版社，1989：85-87.
[2]Andrade I. M. R. de Bruning. Polarity Characterization of Crude Oils Predicts Treatment Trends in Field Development[A]. SPE International Symposium on Oilfield Chemistry[C]. 1995： 237-244.
作者简介：姓名、张雷 性别、男 籍贯、黑龙江青冈县昌盛乡南岗村 工作单位、大庆油田化工集团东昊公司表活剂分公司 职务或职称、助理工程师 学位、大学本科 专业方向、应用化学 姓名、刘辉 性别、男 籍贯、黑龙江江安达市 工作单位、大庆油田化工集团东昊公司表活剂分公司 职务或职称、助理工程师 学位、大学本科 专业方向、计算机科学。
在三次采油中，使用石油磺酸盐是基于其界面化学性质，获得较低的界面张力以期达到提高采收率的目的，这些性质与石油磺酸盐的组成结构等密切相关。石油磺酸盐的结构组成、平均分子量及分子量分布、无机盐、碱、醇、协同作用等因素都会影响石油磺酸盐的界面性质。
一、石油磺酸盐结构及相对分子量对界面性能的影响
石油磺酸盐是一种混合表面活性剂，这些规律对其同样适用。其烷基链越长，分子量越高，则油溶性越强。通常分子量大于450的为油溶性，分子量400以下的为水溶性，分子量在400-450的油水兼溶。当磺酸盐中有二磺酸存在时，亲水性将大大增加，破坏原有的亲水-亲油平衡。因此高分子量的石油磺酸盐是降低界面张力的有效成分。
廖广志等测定混合的烷基苯磺酸钠发现，在适当的比例下，平均分子量在415左右，能得到很低的界面张力值。J.L.Duda等人将平均分子量相差较大的两种石油磺酸盐复配，以获得效果更佳的平均分子量和分子量分布，发现复配体系具有较好的相行为特征。研究发现，表面活性剂的平均相对分子量与油相正构烷烃的碳数有一个对应关系，只有在一种碳数下能形成超低的界面张力。能产生最小界面张力的烷烃原子数叫做表面活性剂的烷烃碳数。组成复杂的石油磺酸盐同样遵循这种规律。
二、无机盐对界面性能的影响
无机盐通过改变表面活性剂分子在溶液中的形态和在油水中的分布来影响界面行为。在低盐浓度下，多数表面活性剂在水相中，而在高盐浓度下，多数表面活性剂则在油相中。特定含盐度下，表面活性剂在水相和油相中的浓度相等，从而分配系数为1。同时，也存在一个特定的盐浓度，表面活性剂分子开始形成胶团。因此，改变盐浓度可以改变表面活性剂分子在油水相的分配，达到临界胶团浓度状态，从而使油水界面张力达到最低。
张路等研究了不同离子强度下石油磺酸盐的动态界面张力特征。研究发现，石油磺酸盐LH 与正癸烷的动态界面张力稳态值随离子强度的增大通过一个最小值，达到稳态值的时间随离子强度的增大而减小。水相中的NaCl 浓度对LH 分子向油相的分配具有促进作用，它不仅缩短了LH 分子在油相、水相和界面上达到平衡的时间、而且影响界面上LH 的浓度，使界面上的表面活性剂平衡浓度最大，界面张力最低。
分析其原因为NaCl 浓度增加，压缩液滴双电层，降低液滴间斥力，有助于表面活性剂分子移向油相，进而增加了表面活性剂分子在剩余油相/中相微乳液界面上的吸附量，减小两相极性差而造成的。
徐桂英等在对石油磺酸盐、木质素磺酸盐和煤油体系的界面张力研究时，也考察了含盐量对体系动态界面张力的影响。王业飞等在研究石油磺酸盐复配体系在高矿化度油藏条件下用于驱油时的表面活性时，也对较高盐浓度下的体系降低油水界面张力进行了考察。
三、碱对界面性能的影响
在适当的碱存在下，石油磺酸盐在一定的浓度范围内具有优良降低原油/水界面张力的性质。在一定的碱浓度范围内，原油/水平衡界面张力可降至10-3mN*m-1数量级。廖广志等研究表明，单纯的弱碱水溶液与原油间很难形成10-3mN*m-1数量级超低界面张力，而加入一定的碱后，体系的界面张力能达到超低值。吴军政等在研究中分子量石油磺酸盐复合体系形成超低界面张力的条件时，考察了Na2SiO3、Na2SiO3、NaOH 三种碱性物对复合体系界面张力的影响，发现从产生的最佳界面张力值和最佳含碱量考虑，NaOH 效果最好。
四、醇对界面活性的影响
长链的极性有机物一般都能提高表面活性剂的表面活性[1]。例如醇、酸、胺等，随着碳氢链的增长，CMC 值下降。对于微乳液驱和三元复合驱，醇是非常重要的组分之一。脂肪醇对CMC 的影响的原因是醇分子能穿入胶团形成混合胶团，减小表面活性剂离子间的排斥力，并且醇分子的加入会使体系的熵值增大，因此胶团容易形成和增大，使CMC 值降低。在表面活性剂驱中，可以加入醇类等极性有机物作为助表面活性剂，可以改善表面活性剂的溶解度，并借助于使油水界面膜凹或凸向油相而改变体系相态的最佳含盐度或界面活性，使表面活性剂对盐的容忍能力增加，从而起到降低体系界面张力的作用。
五、协同效应对界面活性的影响
石油磺酸盐的不同极性组分间存在着协同效应。由于存在杂原子化合物与烃类介质间的协同作用而使原油具有极性[2]，因此以原油为原料合成的石油磺酸盐的化学组成也与极性密切相关。极性大的组分具有增加与水的亲合力的性质，可使乳化更加稳定；极性小的组分具有增加与油的亲合力的性质，可提高石油磺酸盐对油的增溶能力。将不同极性组分按一定比例复配，可改善石油磺酸盐的亲油性和亲水性的相对大小及强度，调节石油磺酸盐的HLB 亲水亲油平衡（Hydrophile—Lipophile—Balance）值，可使不同极性组分相互作用产生协同效应。
陈咏梅等采用硅胶柱层析法将两种石油磺酸盐分别分离成不同极性组分，在加醇和无醇条件下考察了石油磺酸盐不同极性组分及其复配体系的相行为和超低界面张力。提出石油磺酸盐是由不同极性组分组成的复杂表面活性剂，其不同极性组分间存在协同效应，极性在协同效应中起着重要作用。
宋作钰采用溶剂萃取法将石油磺酸盐分离为不同极性的三组分，研究各组分复配物的界面活性，发现正庚烷可溶物和甲苯可溶物具有协同效应，复配体系的界面张力最小值和稳定值可在较宽浓度范围内获得较佳值。
综上所述，关于石油磺酸盐的性能及其影响因素，国内外学者在理论方面及现场应用上都进行了较多的研究，但由于体系的复杂性和影响因素的多样性，得到的多是一些具有针对性的特定研究结果。
参考文献
[1]韩冬，沈平平.表面活性剂驱油原理及应用[M].第一版.北京石油工业出版社，1989：85-87.
[2]Andrade I. M. R. de Bruning. Polarity Characterization of Crude Oils Predicts Treatment Trends in Field Development[A]. SPE International Symposium on Oilfield Chemistry[C]. 1995： 237-244.
作者简介：姓名、张雷 性别、男 籍贯、黑龙江青冈县昌盛乡南岗村 工作单位、大庆油田化工集团东昊公司表活剂分公司 职务或职称、助理工程师 学位、大学本科 专业方向、应用化学 姓名、刘辉 性别、男 籍贯、黑龙江江安达市 工作单位、大庆油田化工集团东昊公司表活剂分公司 职务或职称、助理工程师 学位、大学本科 专业方向、计算机科学。