利用表麵活性劑進行化學驅油可大幅提高原油采收率，主要原理在於表麵活性劑能較大程度地降低油水界麵張力。脂肪醇醚磺酸鹽表麵活性劑為非離子-陰離子複合型表麵活性劑，其分子結構中含有脂肪族碳鏈疏水基，以及氧乙烯基團和磺酸基團兩種親水基，不僅兼具很好的抗溫和抗鹽能力，且表麵活性高、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驅油劑，具有廣泛的應用前景。國內外有關脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽類表麵活性劑合成的研究報道較多，但對環氧乙烷（EO）數為3的脂肪醇醚磺酸鹽表麵活性劑性能的研究較少。

本工作以C14～18脂肪醇、EO和丙烷磺內酯為原料合成了係列脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽表麵活性劑，測試了表麵活性劑的溶解性及其溶液的表麵性質，討論了臨盤油田地層水和CaCl2溶液對其表麵性質的影響，考察了表麵活性劑分別與臨盤混合原油和正構烷烴間的界麵張力，得到了原油的等效烷烴碳數（EACN）。

1實驗部分

1.1主要原料與儀器

十四醇、十六醇、十八醇：工業品，市售；EO、NaCl、丙烷磺內酯、正辛烷、正癸烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

臨盤油田地層水：中國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。

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1.2產物的製備

EO數為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［1］報道的方法合成。

EO數為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［1］報道的方法合成，產物經兩相滴定法測定磺酸鹽含量，純度均達到95%以上。合成反應見式（1）～（3）。

1.3產物的性能測試

1.3.1溶解性的測試

將表麵活性劑用蒸餾水配成1%（w）溶液，測試溶液由渾濁變澄清時的溫度，即Krafft點。將表麵活性劑溶於NaCl溶液中，置於30～70℃水浴中恒溫觀察其在NaCl溶液中的溶解情況。

1.3.2表麵張力的測定

使用吊片法測定表麵活性劑的表麵張力。將重結晶後的表麵活性劑用蒸餾水配製成質量濃度分別為1，5，10，50，100，500，1 000，3 000 mg/L的溶液，根據表麵張力與質量濃度關係曲線的轉折點確定臨界膠束濃度（cmc）及到達cmc時的表麵張力（γcmc）。再分別用模擬地層水或CaCl2溶液代替蒸餾水配製表麵活性劑溶液並測得相應的cmc和γcmc。

1.3.3界麵張力的測定

將表麵活性劑用模擬地層水配製成質量濃度為3 000 mg/L的溶液，測定70℃下表麵活性劑與原油的界麵張力，並考察表麵活性劑中的EO數對界麵張力的影響。

2結果與討論

2.1表麵活性劑的溶解性

C14EO3S，C16EO3S，C18EO3S表麵活性劑的Krafft點分別為5，28，49℃，說明隨分子鏈中脂肪醇碳原子數（即疏水基鏈長）的增加，表麵活性劑的Krafft點升高。

表麵活性劑在NaCl溶液中的溶解性見表1。從表1可看出，在實驗溫度（30～70℃）內，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溶液中出現渾濁現象，但隨溫度的升高，溶解性增強；C18EO3S的溶解性較差，當溫度為30～40℃時，它在1.00%（w）的NaCl溶液中即開始出現渾濁現象，溶解性隨溫度的升高而逐漸增大，當溫度升至60℃後僅在15.00%（w）的NaCl溶液中出現渾濁現象。實驗結果表明，脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺酸鹽表麵活性劑中的脂肪醇碳原子數越少（碳原子數小於16），在鹽溶液中的溶解性越好。

表1表麵活性劑在NaCl溶液中的溶解性

2.2表麵性質

表麵活性劑分子的結構特點決定了其在水溶液界麵（液-氣）上的吸附特性，其極性基團指向水、非極性基團則指向氣。應用Gibbs公式可計算表麵活性劑在單位溶液表麵的最大飽和吸附量（Γmax），表麵活性劑的表麵性質見表2。由表2可見，C14EO3S，C16EO3S，C18EO3S表麵活性劑在蒸餾水中的cmc分別為100，50，10 mg/L，對應的γcmc分別為29.12，33.86，34.59 mN/m。由此可見，表麵活性劑在蒸餾水中的cmc隨疏水基鏈長的增加而降低。這是因為：一方麵，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽表麵活性劑中含有親水的EO基團，其分子鏈呈鋸齒蜷曲形態排列，分子占據麵積較大；另一方麵，分子中的疏水基鏈長的增加，導致疏水基團的相互作用增強，對蜷曲的分子起到拉伸作用，同時會降低分子親水頭基麵積，在這兩個相反作用中疏水基的相互吸引作用隨著疏水鏈長度的增加而明顯增強，使得表麵活性劑分子排列更緊密，易於形成膠束。但cmc對應的γcmc則隨疏水基鏈長的增加而略有增加。

脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽表麵活性劑的Γmax隨疏水基鏈長的增加而減小。這是因為，疏水基鏈長的增加使表麵活性劑分子在溶液表麵所占的平均麵積減小，分子間排列更加緊密。與文獻［1］報道的C14EO6S，C16EO6S，C18EO6S表麵活性劑的表麵性質對比可看出，當疏水基鏈長相同時，隨EO數的增加，表麵活性劑的cmc和其對應的γcmc均呈增大的趨勢。原因在於，氧乙烯基團具有弱親水性，隨EO數的增加，表麵活性劑的親水性增強，即增加了表麵活性劑在水中的溶解性，因而使得表麵活性劑形成膠束所需的表麵活性劑用量增大。

表2表麵活性劑的表麵性質