3.3两性/阴离子表面活性剂复配体系与原油超低界面张力的形成机制

两性表面活性剂HDAPS虽与模拟水具有很好的相容性，但不能使油水界面张力降低到超低水平，阴离子型表面活性剂SDS在高盐矿化水中则会发生沉淀，HDAPS/SDS混合体系表现出协同增效的作用，不仅具有优异的耐盐性能，而且能够使油水界面张力达到超低界面张力。

为了进一步阐明HDAPS与SDS间的协同效应对体系与原油界面性质的影响，研究了SDS摩尔分数（X）对体系与原油界面张力的影响，实验结果如图4所示。从动态界面张力变化趋势看（图4（a）），与单一HDAPS体系的动态界面张力曲线不同的是，X为0.05的HDAPS/SDS混合体系的动态界面张力曲线随测定时间先减小再增加，存在动态界面张力最低值；继续增加X至0.1-0.4,HDAPS/SDS混合体系与原油的动态界面张力随测定时间的增大而减小，达到极低的界面张力；当X增加到0.5和0.6时，HDAPS/SDS混合体系与原油的动态界面张力与X为0.05时相似，存在界面张力最低值。从动态界面张力的最低值DITmin和平衡值DITeq看（图4（b）），X为0和0.05时的DITmin分别为4.5×10-2和2.3×10-2mN·m-1,没有达到超低界面张力；X为0.1-0.4时，HDAPS/SDS混合体系与原油的DITmin和DITeq可以达到10-5mN·m-1量级；当X增加到0.5和0.6时，HDAPS/SDS混合体系与原油的DITmin分别为1.1×10-3和1.3×10-3mN·m-1,而DITeq分别为9.7×10-3和1.3×10-2mN·m-1.

表面活性剂溶液与原油的动态界面张力行为反映了表面活性剂分子在油水界面的吸附并形成吸附膜的过程，动态界面张力的最低值取决于这一过程中最紧密的吸附膜结构，平衡值则由表面活性剂分子在油水两相分配平衡后的吸附膜结构决定。对于单一的两性表面活性剂，可以从水相迅速吸附到界面并降低界面张力，同时，两性表面活性剂也会从界面脱附进入油相，界面张力逐渐升高。增加浓度能够改变两性表面活性剂分子由水相向界面的吸附速度，补充由界面脱附进入油相引起的界面浓度降低，但对表面活性剂分子在油水界面的吸附~脱附势垒和在油水两相的分配系数影响不大，因此不能改变界面吸附膜的紧密程度，不能获得超低界面张力。

对于两性/阴离子型表面活性剂混合体系，除碳氢链间的疏水相互作用外，两性表面活性剂亲水基所带的正电荷和阴离子型表面活性剂亲水基所带的负电荷间存在静电吸引作用，一方面这种库仑吸引作用改变了两性表面活性剂的亲水~亲油能力，增加了两性表面活性剂从界面脱附进入油相的势垒，在低浓度下两性/阴离子表面活性剂体系就可以在油水界面快速形成吸附膜；另一方面，这种库仑吸引作用促进了两性/阴离子表面活性剂分子在界面协同吸附并得到更加紧密的吸附膜，从而达到超低界面张力，而且所形成的紧密吸附膜结构在高盐条件下仍能够稳定存在。

复配比例影响混合表面活性剂分子间的相互作用，若SDS的混合比例过低（X＜0.1），油水界面吸附膜中仍以HDAPS为主，不能够达到超低界面张力；若SDS的混合比例过高（X＞0.4），虽然可以在吸附过程中形成紧密的吸附膜达到超低界面张力，但是从分子结构比较HDAPS具有比SDS易于从界面脱附进入油相的性质，在高SDS含量下界面吸附膜中SDS的吸附量逐渐增加，吸附膜排列变得疏松，不能在超低界面张力下维持。因此，HDAPS/SDS协同获得油水超低界面张力存在最优的复配比例区间（X=0.1-0.4）。

图4 SDS摩尔分数（X）对HDAPS/SDS混合表面活性剂溶液与原油的动态界面张力的影响

4、结论

两性表面活性剂与阴离子型表面活性剂可以通过协同作用在油水界面形成紧密的吸附膜，获得油水超低界面张力。两性/阴离子表面活性剂协同获得油水超低界面张力的方法不仅避免了合成复杂结构的表面活性剂分子，而且可以在高盐、低浓度和宽浓度范围下获得10-5mN·m-1量级的超低界面张力，在高盐油藏和低渗透油藏强化采油技术中具有重要的理论价值和广阔的应用前景。