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(shí)，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(shí)，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(yáng)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(yáng)離子型陽(yáng)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(kāi)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(gè)表面活性劑離子(或分子)

4、與膠束之間的動(dòng)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(gè)固定的數(shù)值，而是一個(gè)范圍?；钚詣舛冗_(dá)到CMC 時(shí)，溶液的各項(xiàng)性質(zhì)有個(gè)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(shí)，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?，卻能溶解于濃的肥皂溶液，或者說(shuō)溶解于濃度大于CMC，且已經(jīng)大量生成膠束(或稱膠團(tuán))時(shí)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(shì)大大降低，使整個(gè)體系更加穩(wěn)定；加（增）溶作用是一個(gè)可逆的平衡過(guò)程；加（增）溶作用與真正的溶解作用也不相同。加（增）溶作用過(guò)程中溶質(zhì)并未拆開(kāi)成分子或離子，而是“整團(tuán)”溶解在肥皂溶液中。 潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用就是活性劑使固體表面的潤(rùn)濕性向相反方面轉(zhuǎn)化的作用。能使固體表面的潤(rùn)濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)的活性劑叫潤(rùn)潤(rùn)濕劑濕劑。潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用是由于潤(rùn)濕劑在固體表面上的吸附產(chǎn)生的。一般來(lái)說(shuō)砂巖表面是親水表面(即水對(duì)砂巖表面的潤(rùn)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(shí)，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(lái)，一般經(jīng)驗(yàn)是，兩者的結(jié)構(gòu)越接近，則親合力越好。因此對(duì)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(rùn)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(rùn)濕滲透力較大，

7、但去污力較小。 ()去污能力較強(qiáng)，作潤(rùn)濕劑則要選擇()。 分子大小對(duì)表面活性劑性質(zhì)的影響分子量小的，潤(rùn)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(shí)，烷基磺酸鈉就開(kāi)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(rùn)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(shí)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