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鹽水溶液中，磺酸型含氟表面活性劑復合體系表、界面張力和潤濕性研究（三）
來源：油田化學 瀏覽 91 次 發布時間:2025-07-16
2.4.2十二烷基苯磺酸鈉的影響
測試發現十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）在純水溶液中的ccmc為0.5 mmol/L（0.174 g/L），該濃度下溶液的表、界面張力分別為27.06 mN/m和0.18 mN/m；SDBS在30 g/L NaCl溶液中的ccmc為0.080 mmol/L（0.028 g/L），該濃度下溶液的表、界面張力分別為27.62 mN/m和0.21 mN/m。因此，選擇與SOE復合的SDBS的濃度為0.08 mmol/L。
SDBS濃度為0.080 mmol/L時，SOE濃度對純水和鹽水（30 g/L NaCl）溶液復合體系表、界面張力的影響如圖6所示。當SOE質量濃度高于0.2 g/L（0.337 mmol/L）時，在純水和鹽水溶液中，表、界面張力隨SOE濃度的增加基本不變。因此，SOE/SDBS體系適宜的復合加量為0.2 g/L SOE與0.080 mmol/L SDBS。該復合體系的混合膠束濃度為0.417 mmol/L，表面活性劑總的質量濃度為0.228 g/L。該體系純水溶液的表、界面張力分別為19.33 mN/m和4.15 mN/m，鹽水溶液的表、界面張力分別為18.43 mN/m和0.44 mN/m，而0.2 g/L和0.228 g/L SOE鹽水溶液的油水界面張力分別為3.71 mN/m和3.62 mN/m，遠高于復合體系的油水界面張力。因此，在SOE的用量明顯低于ccmc的條件下，少量SDBS的加入就能明顯提高復合體系的界面活性。這是由于SOE分子中既含有氟碳鏈，又含有與SDBS相似結構的碳氫鏈，通過兩者碳氫鏈的分子間作用，復合體系中的SOE在油水界面發生比單組份SOE更緊密的吸附，使得溶液的界面張力更低。另外，SOE/SDBS體系的界面活性好于SOE/OP-10體系，說明應選擇陰離子型SDBS與SOE復合。0.4 g/L（0.673 mmol/L）SOE水溶液和0.2 g/L SOE/0.080 mmol/L SDBS復合體系水溶液的透射電鏡照片如圖7所示。SOE和復合體系的膠束形態均為球形，SOE膠束的直徑為13數30 nm，大部分膠束的直徑為24 nm。復合體系中混合膠束的直徑為13數20 nm，大部分膠束的直徑為20 nm。這表明SOE與SDBS形成的混合膠束的尺寸小于單組分SOE膠束。
圖6 SDBS加量為0.080 mmol/L時SOE濃度對復合體系純水和鹽水溶液表、界面張力的影響
圖7 SOE（a）和SOE/SDBS復合體系（b）水溶液的透射電鏡照片
SDBS濃度為0.080 mmol/L時，SOE濃度對復合體系純水和鹽水（30 g/L NaCl）溶液接觸角的影響如圖8所示。單組分SDBS在濃度為0.080 mmol/L時，純水和鹽水溶液的接觸角分別為45.53°和42.74°，均低于水的接觸角48.33°，說明SDBS溶液與OP-10的潤濕性行為相似，其在砂巖表面的水相潤濕性更強，這也與SOE的潤濕性行為相反。對于復合體系，在SOE質量濃度為0.2 g/L時，純水和鹽水溶液的接觸角分別為70.42°和66.42°。測試發現，0.228 g/L SDBS鹽水溶液的接觸角為30.86°，在總用量相同的條件下，SOE/SDBS復合體系鹽水溶液的水相非潤濕性強得多。0.228 g/L SOE鹽水溶液的接觸角為71.81°，與之相比，復合體系的接觸角降低了5.39°。另外，0.080 mmol/L SDBS的加入使0.2 g/L單組分SOE鹽水溶液的接觸角（70.32°）略微降低，但界面活性顯著增強。
結果表明，在鹽水溶液中，與OP-10相比，SDBS對SOE水相非潤濕性的影響更弱。另外，根據前述，SOE/SDBS復合體系在鹽水中的界面活性明顯強于SOE/OP-10。因此，對于超低滲透油藏的降壓增注，應選擇陰離子表面活性劑與SOE復合。
圖8 SDBS加量為0.080 mmol/L時SOE濃度對復合體系純水和鹽水溶液接觸角的影響
3結論
含氟表面活性劑SOE既含有氟碳鏈，又含有碳氫鏈，30℃下在純水和30.0 g/L NaCl溶液中的臨界膠束濃度較低，均為0.4 g/L。其表面活性和水相非潤濕性顯著優于碳氫表面活性劑，油水界面活性明顯優于全碳氟表面活性劑。少量非離子或陰離子碳氫表面活性劑的加入，尤其是SDBS，顯著增強了SOE復合體系的界面活性，且明顯降低了SOE的用量，但對體系水相非潤濕性的影響較小。SOE/SDBS復合體系可用于超低滲透油藏的降壓增注。