利用表面活性劑進(jìn)行化學(xué)驅(qū)油可大幅提高原油采收率，主要原理在于表面活性劑能較大程度地降低油水界面張力。脂肪醇醚磺酸鹽表面活性劑為非離子-陰離子復(fù)合型表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)中含有脂肪族碳鏈?zhǔn)杷?，以及氧乙烯基團(tuán)和磺酸基團(tuán)兩種親水基，不僅兼具很好的抗溫和抗鹽能力，且表面活性高、配伍性好、生物降解性能好，可用作高礦化度及高溫油藏的化學(xué)驅(qū)油劑，具有廣泛的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)外有關(guān)脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽類表面活性劑合成的研究報(bào)道較多，但對(duì)環(huán)氧乙烷（EO）數(shù)為3的脂肪醇醚磺酸鹽表面活性劑性能的研究較少。

本工作以C14～18脂肪醇、EO和丙烷磺內(nèi)酯為原料合成了系列脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽表面活性劑，測(cè)試了表面活性劑的溶解性及其溶液的表面性質(zhì)，討論了臨盤油田地層水和CaCl2溶液對(duì)其表面性質(zhì)的影響，考察了表面活性劑分別與臨盤混合原油和正構(gòu)烷烴間的界面張力，得到了原油的等效烷烴碳數(shù)（EACN）。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原料與儀器

十四醇、十六醇、十八醇：工業(yè)品，市售；EO、NaCl、丙烷磺內(nèi)酯、正辛烷、正癸烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

臨盤油田地層水：中國(guó)石化勝利油田臨盤混合原油，其中Na++K+，Ca2+，Mg2+的含量分別為14 644.6，1 903.8，303.7 mg/L；Cl-，SO42-，HCO3-含量分別為25 878.5，960.6，427.1 mg/L；總礦化度44 118.4 mg/L，pH=6.8。

芬蘭Kibron公司生產(chǎn)的Delta-8全自動(dòng)高通量表面張力儀,dIFT雙通道動(dòng)態(tài)界面張力儀。

1.2產(chǎn)物的制備

EO數(shù)為6的C14脂肪醇聚氧乙烯醚（6）磺酸鹽（C14EO6S）、C16脂肪醇聚氧乙烯醚（6）磺酸鹽（C16EO6S）、C18脂肪醇聚氧乙烯醚（6）磺酸鹽（C18EO6S）：按文獻(xiàn)［1］報(bào)道的方法合成。

EO數(shù)為3的C14脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺酸鹽（C14EO3S）、C16脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺酸鹽（C16EO3S）、C18脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺酸鹽（C18EO3S）按文獻(xiàn)［1］報(bào)道的方法合成，產(chǎn)物經(jīng)兩相滴定法測(cè)定磺酸鹽含量，純度均達(dá)到95%以上。合成反應(yīng)見式（1）～（3）。

1.3產(chǎn)物的性能測(cè)試

1.3.1溶解性的測(cè)試

將表面活性劑用蒸餾水配成1%（w）溶液，測(cè)試溶液由渾濁變澄清時(shí)的溫度，即Krafft點(diǎn)。將表面活性劑溶于NaCl溶液中，置于30～70℃水浴中恒溫觀察其在NaCl溶液中的溶解情況。

1.3.2表面張力的測(cè)定

使用吊片法測(cè)定表面活性劑的表面張力。將重結(jié)晶后的表面活性劑用蒸餾水配制成質(zhì)量濃度分別為1，5，10，50，100，500，1 000，3 000 mg/L的溶液，根據(jù)表面張力與質(zhì)量濃度關(guān)系曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)確定臨界膠束濃度（cmc）及到達(dá)cmc時(shí)的表面張力（γcmc）。再分別用模擬地層水或CaCl2溶液代替蒸餾水配制表面活性劑溶液并測(cè)得相應(yīng)的cmc和γcmc。

1.3.3界面張力的測(cè)定

將表面活性劑用模擬地層水配制成質(zhì)量濃度為3 000 mg/L的溶液，測(cè)定70℃下表面活性劑與原油的界面張力，并考察表面活性劑中的EO數(shù)對(duì)界面張力的影響。

2結(jié)果與討論

2.1表面活性劑的溶解性

C14EO3S，C16EO3S，C18EO3S表面活性劑的Krafft點(diǎn)分別為5，28，49℃，說明隨分子鏈中脂肪醇碳原子數(shù)（即疏水基鏈長(zhǎng)）的增加，表面活性劑的Krafft點(diǎn)升高。

表面活性劑在NaCl溶液中的溶解性見表1。從表1可看出，在實(shí)驗(yàn)溫度（30～70℃）內(nèi)，C14EO3S在不同NaCl含量的溶液中均具有較好的溶解性；C16EO3S在30℃的5.00%（w）NaCl溶液中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，但隨溫度的升高，溶解性增強(qiáng)；C18EO3S的溶解性較差，當(dāng)溫度為30～40℃時(shí)，它在1.00%（w）的NaCl溶液中即開始出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，溶解性隨溫度的升高而逐漸增大，當(dāng)溫度升至60℃后僅在15.00%（w）的NaCl溶液中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺酸鹽表面活性劑中的脂肪醇碳原子數(shù)越少（碳原子數(shù)小于16），在鹽溶液中的溶解性越好。

表1表面活性劑在NaCl溶液中的溶解性

2.2表面性質(zhì)

表面活性劑分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其在水溶液界面（液-氣）上的吸附特性，其極性基團(tuán)指向水、非極性基團(tuán)則指向氣。應(yīng)用Gibbs公式可計(jì)算表面活性劑在單位溶液表面的最大飽和吸附量（Γmax），表面活性劑的表面性質(zhì)見表2。由表2可見，C14EO3S，C16EO3S，C18EO3S表面活性劑在蒸餾水中的cmc分別為100，50，10 mg/L，對(duì)應(yīng)的γcmc分別為29.12，33.86，34.59 mN/m。由此可見，表面活性劑在蒸餾水中的cmc隨疏水基鏈長(zhǎng)的增加而降低。這是因?yàn)椋阂环矫?，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽表面活性劑中含有親水的EO基團(tuán)，其分子鏈呈鋸齒蜷曲形態(tài)排列，分子占據(jù)面積較大；另一方面，分子中的疏水基鏈長(zhǎng)的增加，導(dǎo)致疏水基團(tuán)的相互作用增強(qiáng)，對(duì)蜷曲的分子起到拉伸作用，同時(shí)會(huì)降低分子親水頭基面積，在這兩個(gè)相反作用中疏水基的相互吸引作用隨著疏水鏈長(zhǎng)度的增加而明顯增強(qiáng)，使得表面活性劑分子排列更緊密，易于形成膠束。但cmc對(duì)應(yīng)的γcmc則隨疏水基鏈長(zhǎng)的增加而略有增加。

脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽表面活性劑的Γmax隨疏水基鏈長(zhǎng)的增加而減小。這是因?yàn)?，疏水基鏈長(zhǎng)的增加使表面活性劑分子在溶液表面所占的平均面積減小，分子間排列更加緊密。與文獻(xiàn)［1］報(bào)道的C14EO6S，C16EO6S，C18EO6S表面活性劑的表面性質(zhì)對(duì)比可看出，當(dāng)疏水基鏈長(zhǎng)相同時(shí)，隨EO數(shù)的增加，表面活性劑的cmc和其對(duì)應(yīng)的γcmc均呈增大的趨勢(shì)。原因在于，氧乙烯基團(tuán)具有弱親水性，隨EO數(shù)的增加，表面活性劑的親水性增強(qiáng)，即增加了表面活性劑在水中的溶解性，因而使得表面活性劑形成膠束所需的表面活性劑用量增大。

表2表面活性劑的表面性質(zhì)