1.混合界面活性剂的特性

不同类型的界面活性剂混合物常具有更强的降低界面张力的能力，包括气-液界面和液-液界面，表3-4列出了两组混合界面活性剂及对应的纯组分降低界面张力的实验数据。

表3-4 两组混合界面活性剂及对应的纯组分降低界面张力的实验数据

从表中可以看出，一方面，阴、阳离子界面活性剂复配后所产生的降低界面张力的效果，明显优于任何单一组分。另一方面，碳氟界面活性剂虽然在气-液界面上表现出很强的降低水表面张力的能力，ГCMC（碳氧）比ГCMC（碳氢）约低20mN/m，但是，在油-水界面上，其降低界面张力的能力并不强。

有趣的是碳氟链与碳氢链的阴、阳离子界面活性剂混合，既有非常低的表面张力，又有非常低的界面张力，因此成为轻水灭火剂配方的基础组分，这样复配所得的水溶液在油上的铺展系数可由单个的﹣19mN/m和﹣37mN/m变为4.9mN/m，也就意味着界面活性剂水溶液在油上从不能铺展变成了自发铺展，从而达到灭火的目的。

2.超低界面张力与原油开采率

从表3-4中的数据还可以看出，混合界面活性剂可以将油-水界面张力降低到接近零的程度，那么最低的界面张力是多少呢？已知纯液体中界面张力最低的是4K的氦（0.37mN/m），而精确的测量表明，混合界面活性剂可以将油-水界面张力降低到10﹣6N/m，远远低于界面张力最小的纯液体的界面张力。通常将数值为10﹣5～10﹣4N/m的界面张力定义为低界面张力，而10﹣6N/m以下的叫作超低界面张力。Harking等在研究盐对界面张力的影响时发现，把油酸溶在苯中，氢氧化钠溶于水所形成的液-液界面张力比苯-水界面张力低了三个数量级，达到4.0×10﹣5N/m。他们还发现如果在苯-水体系中含有油酸、氢氧化钠、油醇、氯化钠四种成分之一，则界面张力更低。在当时的技术条件下，其值小得无法测定。后来Vonnegut运用旋转滴定法成功测定了超低界面张力体系，其值可达10﹣6N/m，为深入研究超低界面张力现象打下了基础。

前面所介绍的几种测定界面张力的方法都只能测定10﹣6N/m以上的界面张力值，而只有旋转滴定法可以测定超低界面张力，详细内容可参考相关专著。

超低界面张力现象为原油采收率的提高奠定了理论基础，世界上多数原油是与盐水一起分布于岩石孔中的，正常的开采率只有30％，其余的则以小滴或斑块的形式储存在孔缝之中，并因其界面张力较高，常规的注水不能驱动而无法开采。如果所注的水中含有界面活性剂，将其注入井下与原油混合后就会明显降低油-水体系的界面张力，驱动采油就容易了。

大量实验表明，石油磺酸盐是一种有效且廉价的界面活性剂，用于石油开采正合适，其结构式如下：

其中，R为烷基、环烷基或芳基，M为金属离子或铵离子。

图3-5 界面张力与油相碳原子数的关系(www.daowen.com)

常用的是钠盐、钙盐或铵盐。由于它是从石油馏分中提炼而来的，因此该产品为混合物，平均相对分子质量M是其重要的性能参数。为了获得超低界面张力体系，通常加入助界面活性剂，总之，盐浓度、界面活性剂的相对分子质量、助界面活性剂浓度等因素对体系界面张力的影响十分明显，现已获得如下经验规律。

（1）油相适宜碳数nmin。若将界面活性剂和盐的配方固定，只改变油相组成，以不同碳原子数的烃同系物为油相构成油-水界面时，发现界面张力随烃的碳原子数而变，在某一碳原子数时出现界面张力的最低值，如图3-5所示。把出现界面张力最低值的碳原子数记作nmin，叫作油相适宜碳数。各种同系物均存在这种关系。

（2）等当碳原子数（NE）。对于同一配方（指除油相外的其他成分），各同系物系列的油相适宜碳数nmin值不同。烷烃（A）、烷基苯（B）、烷基环己烷（C）的nmin之间有下列关系：

nminAnminB－6＝nminC-2　（3-25）

（3）石油磺酸盐的平均相对分子质量。图3-6示出了nmin随界面活性剂平均相对分子质量的变化关系，从图中可以看出，越大，油相适宜碳数nmin也越大。

图3-6 油相适宜碳数与平均分子量的关系

（4）适宜界面活性剂浓度和盐浓度。图3-7和图3-8分别示出了界面张力随界面活性剂浓度c和盐浓度c NaCl变化规律，从图中可见，随着界面活性剂或盐浓度的增加，界面张力先是迅速下降并达到一个最小值，然后就反而上升了，与最小值对应的浓度分别为适宜的界面活性剂浓度和适宜的盐浓度。

图3-7 油-水界面张力与界面活性剂浓度的关系

图3-8 油-水界面张力与盐浓度的关系

同时也可以看出，界面活性剂和盐浓度在其最适宜值附近的微小变动就会引起界面张力的较大变化，这意味着要想在地层中保持原油-水体系为地界面张力状态是非常困难的，因为底层原油组分（包括盐的含量）是各处不同的。地界面张力注水采油技术与微乳液技术相比虽然具有界面活性剂浓度低的优点，但应用方面至今未取得实质性进展。除了上述原因之外，还因为注入的界面活性剂不仅在液-液界面起作用，还会被岩石-油的固-液界面所吸附，使其有效浓度大大降低。