圖4 HABS和PS在正癸烷-水界麵的lgε-lg f曲線的斜率

另外，隨著濃度增大，HABS和PS界麵膜的斜率均有所增大，其中HABS的斜率增大更為明顯，這是由於擴散-交換過程隨濃度增大而增強造成的。

不同含量的HABS和PS在大慶原油-水界麵的擴張模量隨頻率的變化趨勢如圖5所示。可以看出，HABS和PS在原油-水界麵的擴張模量隨著頻率增大而線性增加，這與圖3中正癸烷-水界麵的變化趨勢相同，作用機製也相同。

圖5頻率對原油-水界麵HABS（a）和PS（b）擴張模量的影響

圖6為PS和HABS在原油-水界麵的lgε-lg f曲線的斜率。在原油-水界麵，HABS的斜率與PS的斜率幾乎相同，都約為0.7。這與圖4中正癸烷-水界麵的兩種表麵活性劑的曲線斜率明顯不同。PS在原油-水界麵的斜率值比在正癸烷-水界麵的斜率值高，而HABS在原油-水界麵的斜率值比在正癸烷-水界麵的斜率值低。這是由於大慶原油的活性組分在界麵上混合吸附，對界麵膜的黏彈特性也有貢獻。大慶原油屬於輕質原油，原油組分中小分子量的石油酸組分較多，尺寸較大的瀝青質較少。小分子量原油活性組分在界麵上的吸附，一方麵降低了分子尺寸較小的HABS體係的黏性，一方麵增大了分子尺寸較大的PS體係的黏性。因此，在原油-水界麵，HABS和PS體係lgε-lg f曲線的斜率相差不大。

圖6原油-水界麵HABS和PS溶液的lgε-lg f曲線的斜率值

2.2.2濃度的影響

圖7示出了PS和HABS在正癸烷-水界麵和原油-水界麵上擴張模量隨濃度的變化趨勢。總體來，隨著溶液濃度的增加，PS和HABS溶液的擴張模量都在降低。這是由於隨著溶液濃度增大，PS和HABS分子在界麵與體相間的擴散-交換作用逐漸增強導致的。不管是在癸烷-水界麵還是在原油-水界麵，HABS的模量隨濃度都降低得更為明顯。含稠環結構的石油磺酸鹽PS的分子尺寸較大，而重烷基苯磺酸鹽HABS的分子尺寸相對較小。在高濃度時，HABS分子在油/水界麵的擴散-交換過程明顯變快，擴張模量值更低。

圖7不同含量的HABS和PS溶液在癸烷-水界麵（a）和原油-水界麵（b）的擴張模量

油水界麵膜強度和界麵張力是評價表麵活性劑能否應用於提升原油采收率生產實踐的兩個重要參數，較高的界麵膜強度和較低的界麵張力有利於地下原油的乳化和運移。已有研究表明，界麵擴張模量一般是表麵活性劑溶液濃度和界麵張力的非單調函數。圖8示出了PS和HABS分子的界麵擴張模量和界麵張力的關係。可以看出，PS在正癸烷-水界麵和原油-水界麵都有較高的界麵模量（16~55 mN/m），但其界麵張力相對較高（2~17 mN/m）。相比之下，HABS表現出較好的降低界麵張力的能力，能夠將癸烷-水界麵張力和原油-水界麵張力降低至約0.04 mN/m。值得注意的是，在原油-水界麵，HABS體係的擴張模量也能達到2 mN/m，而HABS在癸烷-水界麵的擴張模量則隻有0.3 mN/m。這意味著HABS分子與原油活性組分間存在界麵上的協同作用，在原油-水界麵不僅能夠實現較低的界麵張力，還能維持一定的界麵膜強度。

圖8界麵張力對癸烷-水和原油-水界麵上HABS和PS擴張模量的影響

對於大多數表麵活性劑而言，界麵擴張模量隨著界麵張力的降低而明顯減小，低界麵張力體係一般具有較低的界麵模量。當界麵張力降低至10-2數量級時，界麵模量甚至會接近零。在環己烷-鹽水界麵，陰離子延展型表麵活性劑C12PO14EO2SO4Na的界麵張力能降低至2×10-3 mN/m，但擴張模量隻有0.02 mN/m。非離子表麵活性劑NEOP6-NPEO8混合物的界麵張力低至8×10-3 mN/m，其擴張模量僅有0.07 mN/m。SDBS在輕質原油-鹽水界麵的界麵張力能夠達到1.5×10-2 mN/m，而擴張模量隻有0.12 mN/m。延展型非離子表麵活性劑C18PO18EO10在十六烷-水界麵的界麵張力低至0.1 mN/m時，擴張模量為0.4 mN/m。在正癸烷-水界麵，當延展型表麵活性劑S-C13PO13S的界麵張力降低至約0.2 mN/m時，其界麵模量也遠低於1 mN/m。在環己烷-水界麵，非離子表麵活性劑壬基酚聚氧乙烯醚NPEO6和NPEO8混合物的界麵張力可以降低至0.000 3~0.01 mN/m，而其彈性模量僅0.02~0.1 mN/m。在環己烷-水界麵，陰離子延展型硫酸鹽表麵活性劑ExS的界麵張力低至1×10-3 mN/m，其彈性模量僅有0.01 mN/m。SDBS-異丁醇混合體係在環己烷-水界麵的界麵張力低至4.5×10-3 mN/m，其彈性模量僅有0.025 mN/m。非離子表麵活性壬基酚聚氧乙烯醚能夠將原油-水界麵張力降低至2.5×10-4 mN/m，其彈性模量僅有0.02 mN/m。延展型陰離子硫酸鹽C12PO14EO2SO4能夠將原油-水界麵張力降低至1×10-3 mN/m，其彈性模量僅有0.01 mN/m。相比之下，本研究中的重烷基苯磺酸鹽（HABS）不僅界麵活性好而且具有一定的界麵膜強度，在提高原油采收率方麵有較大的潛力。

3結論

采用旋轉滴方法研究了重烷基苯磺酸鹽（HABS）和石油磺酸鹽（PS）在癸烷-水界麵和原油-水界麵的流變特性。根據實驗結果，可以得出以下結論：

1）對於正癸烷和大慶原油，HABS的親水親油平衡能力比PS強，能將癸烷-水界麵張力和原油-水界麵張力降低至0.01 mN/m數量級。

2）HABS和PS的界麵擴張模量隨著頻率增大而線性增加，界麵主控弛豫過程的特征頻率高於0.1 Hz，快擴散-交換過程決定HABS和PS界麵膜的性質。

3）在癸烷-水界麵，HABS和PS擴張模量-頻率雙對數曲線的斜率隨著濃度的增加而增加，分子尺寸較小的HABS擴散-交換更快，導致HABS的曲線斜率比PS高；在原油-水界麵，小分子量的石油酸混合吸附，增大PS界麵膜的黏性並降低HABS界麵膜的黏性，導致HABS和PS的曲線斜率幾乎相同。

4）由於擴散-交換過程起主導作用，PS和HABS的界麵擴張模量隨著溶液濃度的增加而降低。分子尺寸較小的HABS在油/水界麵和體相間的擴散-交換更快，因此HABS的界麵擴張模量在高濃度時降低得更明顯。

5）HABS與原油組分存在協同效應，在將界麵張力降低至0.01 mN/m數量級的同時，還能維持一定的界麵膜強度，在提高原油采收率方麵有較大潛力。