油田化學(xué)2012-2

1、第一章第一章 表表 面面 活活 性性 劑劑第一節(jié)第一節(jié) 表面活性劑的定義、分類表面活性劑的定義、分類 定義某些物質(zhì)當(dāng)它們以低濃度存在于一體系中時，可吸附在該體系的表面（界面）上，使這些表面（界面）的表面（界面）自由能發(fā)生明顯降低的現(xiàn)象，這些物質(zhì)被稱為表面活性劑表面活性劑（Surface-active agent, or surfactant)。它是由具有親水性的極性基團(tuán)和具有憎水性的非極性基團(tuán)所組成的有機(jī)化合物。 定義表面活性劑的分子結(jié)構(gòu) 分類按化學(xué)結(jié)構(gòu)分：當(dāng)表面活性劑溶于水時，凡能電離生成離子的-離子型表面活性劑離子型表面活性劑（分為陽離子、陰離子、兩性離子表面活性劑）。凡在水中不電離的-非

2、離子型表面活性非離子型表面活性劑。劑。 分類 分類 分類 分類兩性表面活性劑如甜菜堿型兩性表面活性劑 分類類型類型重要作用重要作用陰離子型陰離子型起泡、乳化、破乳、防蠟、油井增產(chǎn)、水井起泡、乳化、破乳、防蠟、油井增產(chǎn)、水井增注、提高原油采收率增注、提高原油采收率陽離子型陽離子型防蠟、緩蝕、殺菌、乳化、破乳、減小油井防蠟、緩蝕、殺菌、乳化、破乳、減小油井水油比、抑制粘土膨脹水油比、抑制粘土膨脹非離子型非離子型起泡、乳化、破乳、防蠟、油井增產(chǎn)、水井起泡、乳化、破乳、防蠟、油井增產(chǎn)、水井增注、提高原油采收率增注、提高原油采收率兩性型兩性型緩蝕、殺菌、乳化、破乳、抑制粘土膨脹、緩蝕、殺菌、乳化、破乳、

3、抑制粘土膨脹、提高原油采收率提高原油采收率第二節(jié)第二節(jié) 表面活性劑的性質(zhì)和作用表面活性劑的性質(zhì)和作用 溶液界面吸附 溶液的表面張力水的表面張力因加入溶質(zhì)形成溶液而改變。有些溶質(zhì)加入后能使溶液的表面張力降低，另一些溶質(zhì)加入后卻使溶液的表面張力升高。 溶液界面吸附 膠束與臨界膠束濃度（CMC）膠束膠束就是表面活性劑分子的聚集體或締合體或結(jié)合體；臨界膠束濃度臨界膠束濃度就是表面活性劑在溶液中開始明顯形成膠束的濃度，以CMC（ critical micelle concentration ）表示。 膠束與臨界膠束濃度（CMC）表面活性劑濃度越大，則形成的膠束越多；溶液中存在單個表面活性劑離子(或分子)

4、與膠束之間的動平衡。形成膠束的原因是活性劑分子的兩親性，即存在著親水基團(tuán)和親油基團(tuán)。 膠束與臨界膠束濃度（CMC）臨界膠束濃度CMC不是一個固定的數(shù)值，而是一個范圍。活性劑濃度達(dá)到CMC 時，溶液的各項性質(zhì)有個突變，去污力、電導(dǎo)率增加很快，表面張力、界面張力降低很明顯，增溶性大大加強(qiáng)。表面活性劑的CMC一般都很低，在0.02-0.4左右。使用表面活性劑時，濃度一般要比臨界膠束濃度稍大，否則其性能不能充分發(fā)揮。 加（增）溶作用（Solubilization）非極性的碳?xì)浠衔锶绫降炔荒苋芙庥谒瑓s能溶解于濃的肥皂溶液，或者說溶解于濃度大于CMC，且已經(jīng)大量生成膠束(或稱膠團(tuán))時的離子型表面活性劑

5、溶液，這種現(xiàn)象叫加溶作用。加（增）溶作用（Solubilization）加（增）溶作用的特點(diǎn)：加（增）溶作用的特點(diǎn)：加（增）溶作用可以使被溶物的化學(xué)勢大大降低，使整個體系更加穩(wěn)定；加（增）溶作用是一個可逆的平衡過程；加（增）溶作用與真正的溶解作用也不相同。加（增）溶作用過程中溶質(zhì)并未拆開成分子或離子，而是“整團(tuán)”溶解在肥皂溶液中。 潤濕反轉(zhuǎn)作用潤濕反轉(zhuǎn)作用潤濕反轉(zhuǎn)作用就是活性劑使固體表面的潤濕性向相反方面轉(zhuǎn)化的作用。能使固體表面的潤濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)的活性劑叫潤潤濕劑濕劑。潤濕反轉(zhuǎn)作用是由于潤濕劑在固體表面上的吸附產(chǎn)生的。一般來說砂巖表面是親水表面(即水對砂巖表面的潤濕角環(huán)烷烴脂肪族烯烴帶脂肪族的芳

6、香烴芳香族烴帶弱親水基的烴類。 在進(jìn)行油水乳化而選擇乳化劑時，除考慮乳化劑的適合HLB值外，尚應(yīng)考慮親油基與油的親合力，如果親合力差，則表面活性劑分子容易脫離油珠，自身締合成膠束而溶于水中，使油珠失去保護(hù)膜而分離出來，一般經(jīng)驗是，兩者的結(jié)構(gòu)越接近，則親合力越好。因此對原油的乳化，以帶脂肪族烴基或脂肪基芳香族烴基活性劑為宜。帶弱親水基的親油基活性劑特點(diǎn)是起泡力弱(如O)，所以聚醚表面活性劑可作低泡活性劑，有的還可作消泡劑。 親油基結(jié)構(gòu)中支鏈的影響同種活性劑，分子大小相同，有分支結(jié)構(gòu)的活性劑潤濕、滲透性好。如十二烷基苯磺酸鈉中正十二烷基()與四聚丙烯基()比較：()有分支結(jié)構(gòu)，因而潤濕滲透力較大，

7、但去污力較小。 ()去污能力較強(qiáng)，作潤濕劑則要選擇()。 分子大小對表面活性劑性質(zhì)的影響分子量小的，潤濕、滲透性較好；分子量大的，洗滌作用、乳化、分散作用較好。第四節(jié)第四節(jié) 油田常用的幾種表面活性劑油田常用的幾種表面活性劑 油田常用的幾種表面活性劑油田常用的幾種表面活性劑一、烷基磺酸鈉（AS） C12C18的烷基磺酸鈉水溶性強(qiáng)，其鈣鹽和鎂鹽的水溶性也很好，因此可用于含Ca2+、 Mg2+ 水中而不產(chǎn)生沉淀，但烷基的C原子數(shù)增加水溶性就減小，當(dāng)R20時，烷基磺酸鈉就開始變成油溶性活性劑。烷基磺酸鈉在油田廣泛用作起泡劑、乳化劑、潤濕劑、近井地帶處理劑、配制膠束、微乳液。使用中應(yīng)注意其出廠的實際濃度

8、，因工廠往往把25-28的烷基磺酸鈉濃縮成65%以上的漿狀物出售。 油田常用的幾種表面活性劑油田常用的幾種表面活性劑二、烷基苯磺酸鈉（ABS）三、Span和Tween型活性劑 油田常用的幾種表面活性劑油田常用的幾種表面活性劑四、聚醚型活性劑-高分子活性劑： 這類表面活性劑有：2070、2020、2040、2080等，主要用作破乳劑、乳化劑、防蠟劑、降阻劑等。2070作為破乳劑，原油脫水效果很好，但污水中帶油較多，即脫出水后，乳狀液往往反相成O/W型乳狀液。BP169用作破乳劑可使原油含水從25%50%脫至0.08%，污水也很清。 油田常用的幾種表面活性劑油田常用的幾種表面活性劑五、多乙烯多胺型活性劑-AE、AP型活性劑AP型活性劑為比較新的油田常用活性劑，是原石油部推廣的七種破乳劑之一（TA1030、POI-2420、SAE、M-501、RA101、AP8051、SP），可用作