一 前言
      表面活性剂是一类具有两亲结构的特殊化学物质，它们能够吸附在表
(界)面上，在加入量很少时即可显著改变表(界)面的物理化学性质，
从而产生一系列的应用功能。表面活性剂分子结构由亲水基和疏水基(也
称亲油基)两部分组成。其中，亲油基一般由长链烃基构成，结构上差异
较小，以碳氢基团为主，碳原子在8～2O之间；亲水基部分的基团种类繁
多，差别较大，一般为带电的离子基团和不带电的极性基团。表面活性剂
被称作“工业味精”，可以用于洗涤、润滑、食品、化妆品、农业、采油等
多个行业，多个领域。在油田作业中，表面活性剂可用于油田钻井、采油
和集输环节。用于采油时，能够做驱油剂、堵水剂、酸化用添加剂、降粘
剂和降凝剂以及油井的清蜡和防蜡。目前，表面活性剂驱油主要是用于各
种化学驱油方法中。

二、概 述
1表面活性剂用于驱油的基本情况

表面活性剂驱是在油层中注入表面活性剂水溶液驱油的方法。利用表
面活性剂采油并非最近才提出来的一种方法，2O世纪2O年代末，德格鲁特
就曾提出水溶性表面活性剂有助于提高原油采收率。当表面活性剂溶入溶
液时，双亲基团会在液／固接触面、液／液界面及体相的溶液中发生定向分布，
当极性基团与矿物、岩石的表面结合时，就会破坏原油边界层，把边界层
中束缚的原油解脱出来，成为可流动油，极性的水分子或亲水基团就会占
据颗粒表面，从而使矿物、岩石表面由油湿变为水湿，同时发生油水界面
张力降低、原油乳化、油滴聚并等现象，使原油采收率得以提高。
目前，应用表面活性剂提高采收率发展有两种不同的方法：一种是注
入低浓度大段塞(15％～60％)表面活性剂溶液，表面活性剂溶于油或者水，
溶解的表面活性剂与称为胶束的表面活性剂聚集体相平衡，注入油层的溶
液可以降低油水界面张力，从而提高原油采收率；第二种则是把小段塞
(3％ ～20％)高浓度表面活性剂注入油层，与原油形成微乳液。但是，随
着高浓度段塞在油层中的运动，溶液被地层流体稀释，该过程就转变为低
浓度驱了。因此，{dy}种被称为低张力表面活性剂驱油体系，第二种被称
为微乳液驱油体系。目前，倾向于采用低浓度大段塞表面活性剂。
使用表面活性剂作为提高原油采收率的驱油技术主要包括活性水驱、
碱水驱、微乳液驱、泡沫驱、增稠水驱、正向异常液驱，胶束／聚合物驱和
三元复合驱等。实际应用的表面活性剂驱油体系十分复杂，主要包括表面
活性剂、油、水、电解质、控制粘度的稠化剂、提高或保护主要表面活性
剂性能的助表面活性剂和堵水剂等。
-(2)驱油用表面活性剂分类
用作驱油剂的表面活性剂品种多：按照亲水基团的结构，即表面活性
剂溶于水时的离子类型来分类，是最为常见的驱油用表面活性剂分类方法，
通常有5种类型：阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型和混合型；
按照疏水基分类，主要分为疏水基为碳氢基团的碳氢表面活性剂和疏水基
为全氟化或部分氟化碳氟链的表面活性剂；按照分子量大小分类，可以分
为低分子量表面活性剂(分子量一般为300左右)和高分子表面活性剂(分
子量一般在1000或者数千之上)；按照三次采油技术中油藏条件对表面活
性剂性能的要求分类，可以分为耐盐表面活性剂体系、耐温表面活性剂体
系、耐盐耐温表面活性剂体系和特殊油藏条件下的表面活性剂体系；按照来源分类，可分为xx表面活性剂、合成表面活性剂和生物表面活性剂；
按照表面活性剂的溶解特性分类，可以分为水溶性表面活性剂和油溶性表
面活性剂。目前，国内外驱油配方中应用最多的表面活性剂是阴离子磺酸
盐类(石油磺酸盐、烷基磺酸盐、芳基磺酸盐及硫酸盐)与羧酸盐类、非
离子型表面活性剂(聚氧乙烯型)和表面活性剂复配物等。表1概述了离
子型驱油用表面活性剂的特点。
表l 离子型驱油用表面活性剂的特点
离子类型 特点 常用表面活性剂
界面活性高，浊点高，在砂岩表面吸附量阴离子型 少，耐温 石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、木
性能好，耐盐性差，临界胶束浓度高 质素磺酸盐
阳离子型 易被地层吸附或发生沉淀，降低界面张力的性能 季铵磺酸盐
差，一般不用作驱油剂
耐盐、耐高温性能好，显著降低非离子型与阴离子 由于对溶于水后生成的是阴离
两性离子型 型表面活性剂复配时的色谱分散效应子还是阳离子难以掌控，因此，
， 价格较高 国内外基本没有这方面的研究
耐盐、耐多价阳离子，临界胶束浓度低，在地层中 脂肪醇系聚氧乙烯醚
、非离子型 稳定性好烷基酚系
， 浊点低，不耐高温，吸附量高于阴离子
表面活性剂，价格高 聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯
混合型 兼具非离子和阴离子表面活性剂的一些特性 脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐
(3)对驱油用表面活性剂的要求
随着各国的主力油田相继邻近和进入高含水开发阶段，利用表面活性
剂或者其复配体系的EOR研究和试验日趋增多。在目前的技术水平下，对
表面活性剂的应用主要提出了以下几方面的要求：
1在油水界面上的表面活性高，使油水界面张力降至O．O1～0．001兆牛
／米以下，溶解度、浊点和pH值适宜，能够降低岩层对原油的吸附性；
2在岩石表面的被吸附量小；
3在地层介质中扩散速度较大；
4低浓度水溶液的驱油能力较强；
5能够阻止其他化学剂副反应的发生，即具备“阻化性质”；
6能耐高温；
7能耐高矿化度；
8成本低。目前应用较为广泛的石油磺酸盐类表面活性剂就是成本相
对较低的一类表面活性剂。
实际注表面活性剂驱油时，应该综合考虑地层矿物组分、地层水、地层温度、注入水、油藏枯竭程度以及成本等各方面的因素，选择合适的表
面活性剂类型。
目前，国内外采用最多的驱油用表面活性剂是以钠盐为主的阴离子表
面活性剂，它是{zfh}上述要求的表面活性剂。而阳离子表面活性剂在地
层易发生吸附和沉淀，不易产生超低界面张力，而且毒性较大，因而不适
于三次采油用。非离子表面活性剂可产生超低界面张力，而且此类体系耐
盐、耐硬水能力很强，具有良好的乳化性能，具有良好的驱油效果。但非
离子表面活性剂对温度敏感，对环境污染程度大，不适宜大量使用。
三、驱油表面活性剂的几个有价值的发展方向
1石油磺酸盐以及烷基苯磺酸盐表面活性剂
国外驱油用表面活性剂工业化产品主要有两大类：一是石油磺酸盐为
主的表面活性剂；二是烷基苯磺酸盐为主的表面活性剂。这两种表面活性
剂原料都取自原油，原料来源广，数量大，是目前国际上三次采油用量最
大的表面活性剂。
石油磺酸盐的生产以富芳烃原油或馏分油(含芳烃70％以上，沸点范
围约21 0~C～500~C)为原料，经磺化、中和得到的烷基芳基磺酸盐。目前，
美国驱油用的石油磺酸盐产量在10 x 104吨／年以上，有代表性的石油磺酸
盐商业产品为Witco．1080。20世纪9O年代初，国外驱油用表面活性剂主要
集中到对重烷基苯磺酸盐的研制上，因为该类产品的原料(生产洗涤剂用
十二烷基苯的副产品)来源广，转化率高，无副产品，质量较稳定，性能
好，所以，被迅速推广使用，尤以美国为多。美国的Stepan公司、SCI公
司和Witco公司先后研制出了各自的产品，如ORS．41(SCI公司技术，委
托Witco公司生产)、B．100(Stepan生产)，在世界范围内得以广泛使用。
大庆油田三元复合驱在杏五及杏二西区先导性矿场试验用的表面活性剂即
为ORS．41，中区西部先导性试验用的表面活性剂即为B．100。
国内三次采油用表面活性剂的研制始于2O世纪8O年代初期，最早开
展的研究主要集中在石油磺酸盐上，后来逐渐开始研究石油羧酸盐、烷基
苯磺酸盐、木质素磺酸盐等表面活性剂。
阴离子型表面活性剂虽然具有良好的应用，但其在地层中吸附滞留量
较大，易与地层水中二价离子反应，造成沉淀而失效，在高温高盐地层中
适应性差。因此，对于特殊油藏类型必须寻找适合的表面活性剂。生物表
面活性剂、双子表面活性剂就是良好的方向，可以与非离子型和阴离子型
表面活性剂混合使用或复配，也是目前研究比较多的方向。生物表面活性
剂和双子表面活性剂能够充分发挥非离子表面活性剂乳化作用好、降低界
面张力能力强和阴离子型表面活性剂润湿作用、分散性好的特点。
2生物表面活性剂
(1)生物表面活性剂的定义
生物表面活性剂是人们比较关注的一种xx表面活性剂，它有严格的
亲水基团和疏水基团、由微生物产生的化学物质。这种微生物生长在水不
溶的物质中并以此为食物源，它们能吸收，乳化，润湿，分散，溶解水不
溶的物质。
(2)生物表面活性剂的特点
生物表面活性剂具有以下特点：
①水溶性好，在油一水界面有较高的表面活性；
②在含油岩石的表面润湿性好，能剥落油膜，分散原油，具有很强的
乳化原油的能力；
③ 固体吸附量小；
④反应的产物均一，可弓J进新类型的化学基团，其中有些基团是化学
方法难以合成的；
⑤xx、安全；
⑥生产工艺简单，在常温、常压下即可发生反应。

(3)产生生物表面活性剂的菌种
一般产生生物表面活性剂的菌种生长在水不溶的物质中，如石油烃、
聚苯乙烯、橄榄油、煤油、甲苯、凡士林、二甲苯，并以它们为食物源。
提高采收率的生物表面活性剂，多数是从被原油污染的土壤、海水、地表
废水中分离出来的。这些微生物能有效地降解脂肪族和芳香烃的烃类化合
物，它们利用这些化合物，在微生物细胞和烃接触的界面上产生生物表面
活性剂。表3列出了部分产生生物表面活性剂的菌种与类型。(4)生物表面活性剂的分类
生物表面活性剂的来源有整胞生物转换法(发酵法)和酶促反应法。
按照生物表面活性剂的化学结构不同可分为6种类型．0①糖脂类．糖脂、糖
醇脂和糖苷；②磷脂朋旨肪酸；③含氨基酸类脂．脂蛋白、脂多肽和脂氨基酸：
④聚合物．脂多糖、脂．糖．蛋白质复合物；⑤中性类脂．甘油单双酯、聚多元
醇酯和其它蜡酯；⑥特殊型．全胞、膜载体和纤毛。大多数生物表面活性剂
是糖脂，其他的像缩氨酯、脂蛋白和异聚多糖的结构更复杂。有多种微生
物可以合成不同类型的生物表面活性剂。与此分类方法类似的是将其分为
糖脂系生物表面活性剂、酰基缩氨酸系生物表面活性剂、磷脂系生物表面
活性剂、脂肪酸系生物表面活性剂和高分子生物表面活性剂5类。

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