3.3兩性/陰離子表面活性劑復配體系與原油超低界面張力的形成機制

兩性表面活性劑HDAPS雖與模擬水(shui)具有很好的相容性，但(dan)不(bu)能(neng)使油水(shui)界(jie)面張(zhang)力(li)降(jiang)低(di)到超低(di)水(shui)平，陰(yin)離子型表面活性劑SDS在高鹽礦化水(shui)中(zhong)則會發(fa)生(sheng)沉淀(dian)，HDAPS/SDS混合體系表現出協同增(zeng)效的作(zuo)用，不(bu)僅具有優異的耐(nai)鹽性能(neng)，而且能(neng)夠(gou)使油水(shui)界(jie)面張(zhang)力(li)達到超低(di)界(jie)面張(zhang)力(li)。

為(wei)了進一步(bu)闡(chan)明(ming)HDAPS與(yu)SDS間(jian)的(de)(de)(de)協同效應(ying)對體系(xi)(xi)與(yu)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)性質的(de)(de)(de)影響，研究了SDS摩爾分數（X）對體系(xi)(xi)與(yu)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)影響，實(shi)驗(yan)結(jie)果如圖4所示。從(cong)動態(tai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)變化趨勢看（圖4（a）），與(yu)單一HDAPS體系(xi)(xi)的(de)(de)(de)動態(tai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)曲(qu)線(xian)不同的(de)(de)(de)是，X為(wei)0.05的(de)(de)(de)HDAPS/SDS混(hun)合(he)體系(xi)(xi)的(de)(de)(de)動態(tai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)曲(qu)線(xian)隨(sui)(sui)測(ce)定時間(jian)先減小(xiao)(xiao)再增加(jia)，存在(zai)動態(tai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)最低(di)值；繼(ji)續(xu)增加(jia)X至0.1-0.4,HDAPS/SDS混(hun)合(he)體系(xi)(xi)與(yu)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)動態(tai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)隨(sui)(sui)測(ce)定時間(jian)的(de)(de)(de)增大而減小(xiao)(xiao)，達到極(ji)低(di)的(de)(de)(de)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)；當X增加(jia)到0.5和(he)0.6時，HDAPS/SDS混(hun)合(he)體系(xi)(xi)與(yu)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)動態(tai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)與(yu)X為(wei)0.05時相似，存在(zai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)最低(di)值。從(cong)動態(tai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)最低(di)值DITmin和(he)平衡值DITeq看（圖4（b）），X為(wei)0和(he)0.05時的(de)(de)(de)DITmin分別為(wei)4.5×10-2和(he)2.3×10-2mN·m-1,沒有達到超低(di)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)；X為(wei)0.1-0.4時，HDAPS/SDS混(hun)合(he)體系(xi)(xi)與(yu)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)DITmin和(he)DITeq可以達到10-5mN·m-1量級；當X增加(jia)到0.5和(he)0.6時，HDAPS/SDS混(hun)合(he)體系(xi)(xi)與(yu)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)DITmin分別為(wei)1.1×10-3和(he)1.3×10-3mN·m-1,而DITeq分別為(wei)9.7×10-3和(he)1.3×10-2mN·m-1.

表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)溶液與原油(you)的(de)(de)動態(tai)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)行為反映了表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)子(zi)(zi)在(zai)(zai)油(you)水(shui)(shui)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)并(bing)形成(cheng)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)膜(mo)(mo)的(de)(de)過程，動態(tai)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)的(de)(de)最(zui)(zui)低(di)值(zhi)取決(jue)于這一過程中最(zui)(zui)緊密(mi)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)膜(mo)(mo)結(jie)構(gou)，平(ping)衡值(zhi)則由表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)子(zi)(zi)在(zai)(zai)油(you)水(shui)(shui)兩相分(fen)(fen)配平(ping)衡后的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)膜(mo)(mo)結(jie)構(gou)決(jue)定。對(dui)(dui)于單一的(de)(de)兩性(xing)(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)，可以(yi)從水(shui)(shui)相迅(xun)速吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)到(dao)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)并(bing)降低(di)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)，同時，兩性(xing)(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)也會(hui)從界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)進(jin)入油(you)相，界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)逐漸升高。增加濃(nong)度能夠改變(bian)(bian)兩性(xing)(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)子(zi)(zi)由水(shui)(shui)相向(xiang)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速度，補充(chong)由界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)進(jin)入油(you)相引起(qi)的(de)(de)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)濃(nong)度降低(di)，但對(dui)(dui)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)子(zi)(zi)在(zai)(zai)油(you)水(shui)(shui)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)~脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)勢(shi)壘和在(zai)(zai)油(you)水(shui)(shui)兩相的(de)(de)分(fen)(fen)配系(xi)數影響(xiang)不(bu)大，因(yin)此不(bu)能改變(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)膜(mo)(mo)的(de)(de)緊密(mi)程度，不(bu)能獲得超低(di)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)。

對于兩(liang)(liang)(liang)性(xing)/陰離(li)子型表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)(ji)混合(he)體系，除碳氫鏈間的(de)(de)疏水(shui)(shui)(shui)相互作(zuo)(zuo)用(yong)外，兩(liang)(liang)(liang)性(xing)表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)(ji)親(qin)水(shui)(shui)(shui)基所(suo)帶(dai)的(de)(de)正電(dian)荷(he)(he)和陰離(li)子型表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)(ji)親(qin)水(shui)(shui)(shui)基所(suo)帶(dai)的(de)(de)負(fu)電(dian)荷(he)(he)間存在靜(jing)電(dian)吸(xi)引作(zuo)(zuo)用(yong)，一方(fang)面(mian)(mian)這種庫侖吸(xi)引作(zuo)(zuo)用(yong)改(gai)變(bian)了(le)兩(liang)(liang)(liang)性(xing)表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)親(qin)水(shui)(shui)(shui)~親(qin)油(you)能力(li)，增加(jia)(jia)了(le)兩(liang)(liang)(liang)性(xing)表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)(ji)從界面(mian)(mian)脫附(fu)(fu)進(jin)(jin)入油(you)相的(de)(de)勢(shi)壘，在低(di)濃度下兩(liang)(liang)(liang)性(xing)/陰離(li)子表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)(ji)體系就可(ke)以(yi)在油(you)水(shui)(shui)(shui)界面(mian)(mian)快(kuai)速形成(cheng)吸(xi)附(fu)(fu)膜(mo)；另一方(fang)面(mian)(mian)，這種庫侖吸(xi)引作(zuo)(zuo)用(yong)促進(jin)(jin)了(le)兩(liang)(liang)(liang)性(xing)/陰離(li)子表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)(ji)分(fen)子在界面(mian)(mian)協同吸(xi)附(fu)(fu)并得到更加(jia)(jia)緊密(mi)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)膜(mo)，從而達到超低(di)界面(mian)(mian)張力(li)，而且所(suo)形成(cheng)的(de)(de)緊密(mi)吸(xi)附(fu)(fu)膜(mo)結構在高鹽條(tiao)件下仍能夠穩定存在。

復(fu)配比(bi)例(li)影(ying)響混合(he)表(biao)面(mian)活性(xing)劑分子間(jian)的(de)相(xiang)互作用，若(ruo)SDS的(de)混合(he)比(bi)例(li)過低(di)(di)（X＜0.1），油水(shui)界(jie)面(mian)吸(xi)附(fu)膜(mo)中(zhong)仍(reng)以HDAPS為主，不(bu)能夠達(da)到超(chao)低(di)(di)界(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)；若(ruo)SDS的(de)混合(he)比(bi)例(li)過高（X＞0.4），雖(sui)然(ran)可以在(zai)吸(xi)附(fu)過程中(zhong)形成緊密的(de)吸(xi)附(fu)膜(mo)達(da)到超(chao)低(di)(di)界(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)，但是從(cong)分子結構比(bi)較HDAPS具(ju)有比(bi)SDS易于從(cong)界(jie)面(mian)脫附(fu)進入油相(xiang)的(de)性(xing)質，在(zai)高SDS含(han)量(liang)下界(jie)面(mian)吸(xi)附(fu)膜(mo)中(zhong)SDS的(de)吸(xi)附(fu)量(liang)逐漸增加，吸(xi)附(fu)膜(mo)排(pai)列變得疏松，不(bu)能在(zai)超(chao)低(di)(di)界(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)下維持(chi)。因(yin)此(ci)，HDAPS/SDS協同獲得油水(shui)超(chao)低(di)(di)界(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)存在(zai)最優的(de)復(fu)配比(bi)例(li)區間(jian)（X=0.1-0.4）。

圖4 SDS摩爾分數（X）對HDAPS/SDS混合(he)表(biao)面(mian)活性劑溶液與原油的動態界(jie)面(mian)張力的影響

4、結論

兩性(xing)表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)與(yu)陰離子型表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)可以通過協同作用在(zai)(zai)油(you)水界(jie)面形成緊密的吸(xi)附膜，獲(huo)得(de)油(you)水超低界(jie)面張力。兩性(xing)/陰離子表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)協同獲(huo)得(de)油(you)水超低界(jie)面張力的方法不僅避(bi)免了合成復雜結構的表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)分子，而且可以在(zai)(zai)高鹽、低濃(nong)度和(he)(he)寬濃(nong)度范圍(wei)下獲(huo)得(de)10-5mN·m-1量(liang)級的超低界(jie)面張力，在(zai)(zai)高鹽油(you)藏和(he)(he)低滲(shen)透(tou)油(you)藏強化采油(you)技術(shu)中具(ju)有重要的理論價值和(he)(he)廣闊的應(ying)用前景。