表面活性劑在油氣田開發中的作用機制與應用

尉振業，楊昌華，2，成鵬飛

1.西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065；2.西部低滲-特低滲油藏開發與治理教育部工程研究中心，陜西西安 710065

非常規油氣田的開發在我國占據重要地位，大多數學者認為，油氣田的采收率與二次采油和三次采油所采取的措施相關，因此，對提高采收率的方法研究往往集中在如何提高二次采油和三次采油的最終收率方面。然而，決定最終采收率高低的因素是復雜的，不僅涉及二次采油和三次采油所采取的提高采收率方法，還與油氣井固井與完井的質量息息相關。表面活性劑，指的是具有特定親水和親油基團，在溶液的表面能定向排列，使得界面張力（IFT）發生改變的一類物質，它作為一類常見的油田化學試劑，在油氣田開發、開采等諸多環節具有不可替代的作用。基于表面活性劑同時具有親水和親油的性質，其在石油行業衍生出一系列不同種類和功能的化學添加劑，用以解決一系列涉及油水界面和氣液表面的問題，涵蓋了鉆井完井、注水開發、三次采油這三大油氣田開發領域中的諸多環節。因此，本文從整個油氣田開發的角度，根據表面活性劑在固井完井、注水開發和三次采油三個階段中解決的實際問題，綜述了表面活性劑在油氣田開發領域中的應用和機制，并對其目前存在的問題和未來發展的方向做出一定的評價。

1 鉆井完井添加劑

由于鉆井過程中鉆遇地層的復雜性，鉆井液不僅要滿足壓井、清洗井底、傳遞能量等一系列常規任務，還需要根據不同的實際情況具有不同的特殊性能。因此，為順利完成鉆井工作，鉆井液不僅需要有常規的配漿水和配漿土，還需要各種處理劑和添加劑。

1.1 穩定劑

當鉆遇高含鹽地層時，鉆井液與高礦化度的地層水接觸，使得鉆井液內部離子平衡遭到破壞，鉆井液原有處理劑和添加劑性能受到一定的影響，更嚴重的情況可能會導致“鹽析”現象的產生，造成卡鉆等事故。穩定劑的目的是改善鉆井液和完井液在地層鹽水影響下的穩定性，使得其他處理劑和添加劑能夠正常工作。其主要作用機理為：帶有等量陰、陽離子電荷的表面活性劑在高鹽溶液中會呈現出特殊的“反聚電解質效應”［1-2］，即鹽濃度越高，分子尺寸越大，正負電荷基團間形成的鹽鍵被小分子鹽破壞，高分子-溶劑相互作用能力增強，分子鏈變得較自由，而不容易產生蜷縮聚結。同時師小娟等［1］研究發現，不同濃度的鹽離子對于甜菜堿型表面活性劑的吸附具有一定的影響，如圖1 所示。由圖1 可知：隨著溶液中Ca2+濃度的增大，表面活性劑分子吸附劑角度逐漸增大，固體表面所吸附的分子數量與濃度先增后減，活性劑分子與固體表面的相互作用能也隨之呈現先降低后升高的情況。因此，一定的溶液礦化度有益于表面活性劑的吸附作用。葛際江等［3］對十二烷基二甲銨基羥磺基甜菜堿表活劑進行熱穩定性研究后發現，其在110 ℃高溫下依舊具有長期的熱穩定性，通過色譜分析發現，高溫下酰胺基發生水解是其失活的主要原因。

圖1 鹽離子濃度依次增大的甜菜堿表面活性劑吸附方式［1］

1.2 防膨劑

當鉆遇黏土礦物含量較高的地層時，為防止膨潤土遇鉆井液中的水而發生膨脹，導致縮徑卡鉆、井壁坍塌等一系列井下事故的發生，需要在鉆井液中加入黏土穩定劑，即防膨劑［4］。防膨劑主要采用陽離子型雙子表面活性劑（具有兩個對稱的親水基團），包括銨鹽類、季銨鹽類和吡啶鹽型表面活性劑等。其主要作用機制為陽離子表面活性劑通過靜電作用吸附在黏土礦物表面，并中和其負電性，從而防止水分子進入黏土礦物層間，減少黏土礦物的膨脹［4-5］。此外，還可以通過氫鍵作用與靜電力作用吸附微粒、抑制微粒運移以達到防止土體膨脹的作用，通過掃描電鏡（SEM）圖像能夠直觀體現這一作用效果［5］，如圖2所示。

圖2 防膨劑作用前后孔喉結構SEM圖像［5］

由圖2 可知：防膨劑作用前，含有膨潤土的孔喉在水驅過后產生的微小顆粒運移使得孔喉結構被破壞，滲透率降低；而防膨劑處理后的孔喉經過水驅后依舊具有清晰的孔喉結構，說明防膨劑確實對膨潤土具有良好的抑制作用。

另一方面，陰離子表面活性劑同樣具有吸附作用，但由于其電性與黏土礦物相同，存在靜電斥力，因此防膨效果不如陽離子表面活性劑，但其能使黏土酸化，從而起到將絮凝的黏土礦物分散與提高滲透率的作用［5］。

1.3 潤滑劑

在鉆進過程中，鉆柱與鉆頭常常浸泡在鉆井液中，兩者存在固液界面，因此在鉆進過程中鉆柱與鉆井液、鉆頭與鉆井液之間會產生一定的摩擦阻力。當鉆井液黏度或密度增大時，界面膜的強度進一步增加，摩擦阻力也將隨之增加。過大的摩擦阻力一方面對鉆頭鉆進的能量產生消耗，另一方面也會影響鉆頭和鉆柱金屬表面的光滑度，導致鉆頭和鉆柱的腐蝕加快。在鉆井液中加入表面活性劑，能夠有效緩解這種腐蝕，這是因為表面活性劑通過吸附作用在二者之間形成一層薄膜［6-7］，通過降低接觸面的IFT 來減少鉆柱和鉆頭以及鉆井液間的摩擦并緩解由摩擦帶來的機械損耗。然而，單一體系和減阻機制對降低摩擦阻力的效果是有限的，通過對體系的復配、多種減阻機制的互相配合來達到更好的減阻效果［8］，其主要結構如圖3所示。

圖3 復配體系吸附結構示意［8］

該復配體系的主要作用機制分為兩部分，一方面，膠團在表面活性劑的作用下平行吸附于摩擦面且易于剪切，實現優異的減摩效果；另一方面，梭形薄片狀的CaCO3微納米粒子可以抑制表面微凸體之間的直接接觸，減少黏著磨損與磨粒磨損，從而發揮極壓作用并顯著改善表面質量［8］。

1.4 分散劑

分散劑主要應用在油井水泥方面，油井水泥屬于加塑性流體，具有黏度大、流動性差的特點，所以油井水泥漿往往存在注入困難的問題。一般來說，在水泥漿中加入分散劑可改善水泥漿的注入性能。分散劑的作用機制包括兩方面，一方面，通過分散、濕潤、潤滑引氣等作用使水泥顆粒在不同程度上進行分散，降低水泥漿的黏度并提高其流動性，便于水泥漿的紊流注入；另一方面，改變水泥孔隙的微觀結構，減少大孔隙的同時生成大量微孔，進而減少水泥漿中的氣體含量，使得水泥結構更為密實，提高固井質量。分散劑多用陰離子表面活性劑，如木質素類分散劑，其基本結構為苯丙烷構成的網狀天然高分子，廣泛存在于自然界中，但天然木質素在水中的溶解度有限，需要經過一定的改性后才能作為分散劑使用。Hopa等［9］通過磺基丁基化和磺甲基化反應生成電荷密度相似但烷基鏈長度不同的一系列磺基烷基化木質素衍生物，結合室內評價實驗發現了兩種木質素衍生物在中性pH 條件下均能很有效地分散高嶺土顆粒，但在堿性條件下其性能將受到限制。

1.5 增黏劑

為保證鉆井液滿足流變性與黏度要求，有效清洗并攜帶井底碎屑，并在一定程度上降低鉆井液的濾失量，需要在其中添加增黏劑來提升黏度。增黏劑，也叫稠化劑，通常增黏劑為高分子聚合物，如天然植物高分子胍膠、生物高分子黃原膠以及人工合成高分子水解聚丙烯酰胺（HPAM）等已經在油田上廣泛應用，但天然高分子材料耐溫較差，人工合成高分子又面臨降解困難，存在環境污染的問題。因此，張琰［10］通過在溶液中添加大量表面活性劑，達到臨界膠束濃度（CMC）后，表面活性劑將以“蠕蟲”狀膠束存于溶液中，能夠有效增加溶液的黏度，Gao 等［11］進一步在溶液中加入一定量的納米顆粒，即可得到具有較高黏度的類交聯膠束體系，如圖4所示。

圖4 類交聯膠束結構示意［11］

膠束自身由大量表面活性劑的疏水基團聚合而成，且具有一定的分子量，在納米顆粒的類交聯作用下，能夠形成一定的空間網絡結構，從而有效提高溶液黏度。此外，由表面活性劑膠束構成的高分子比聚合物更加容易降解，只需增加溶液中溶劑的用量，破壞CMC 平衡，構成膠束的表面活性劑分子就會重新溶解到溶液中，“蠕蟲”狀膠束結構隨之被破壞。通過對CMC 平衡的不斷改變，能夠有效控制體系的黏度，使得該體系具有可重復利用、綠色環保的優勢。吳珂等［12］在體系中加入有機酸對表面活性劑進行改性后發現，有機酸不僅能夠降低CMC 和IFT，還能起到改善“蠕蟲狀”膠束性態的作用，從而進一步增大膠束的分子量，增加溶液的黏度。

1.6 存在問題與發展趨勢

選用添加劑時應當考慮不同添加劑間的合理復配，如使用增黏劑增加鉆井液黏度的同時也會一定程度上增加鉆具與鉆井液間的摩擦阻力，此時可考慮加入一定量的潤滑劑來平衡黏度增加帶來的弊端。同時應當注意添加劑與鉆井液體系及地層流體的配伍性，如當采用防膨劑時，需要考慮原有鉆井液體系與地層水中的離子組成，防止由于高絡合離子作用的存在導致防膨劑無法與黏土礦物結合而失效。

為避免上述鉆井液設計過程中存在的盲目性，智能鉆井技術［13］逐漸受到越來越多的學者關注，也是未來鉆井液發展的重要方向之一。該技術可自行對井下溫度、壓力及磁場等物理參數進行識別，并能夠對鉆井液體系內部的礦化度、pH以及密度、黏度等物化性質進行判斷，同時借助大量臨井鉆井及生產數據，對儲層及地質構造進行全面分析，再將上述全部信息由中央處理器進行處理，結合5G、大數據、人工智能等前沿技術，對鉆井液體系進行全方位、多層次的篩選與評價，最終得到具有最佳效能的鉆井液體系。

2 注水開發添加劑

我國油田大多屬于地層能量較匱乏、無法自噴采油的情況，注水開發在我國油田提高采收率方面有著重要作用。我國油田25%～40%的原油在注水開發過程中被采出，同時，注水開發也面臨著一系列問題，最主要的是如何擴大注水波及體積和提高洗油效率，前者通過調剖堵水的工藝實現，而后者需要通過注入表面活性劑對界面張力和潤濕性進行改善［14］。同時，在地面工程中，隨著注水開發的進行，采出油的含水率逐漸增高，油水混合物經過管線與噴嘴的高速剪切以及前期注入表面活性劑等化學藥劑的作用而生成乳狀液，如何實現對乳狀液的高效破乳是表面活性劑需要面對的另一個難題。

2.1 發泡劑

由于地層的非均質性，注水開發往往面對注水“指進”的問題，由于賈敏效應及重力分異作用，泡沫能對上層高滲層產生良好的封堵和控制流度效果，提高注水波及體積。泡沫屬于熱力學不穩定的體系，通過表面活性劑可以維持泡沫的穩定性，其機制為借助表面活性劑降低IFT 的作用，降低泡沫中氣液兩相間的表面張力，從而使得泡沫能夠克服收縮的表面力而穩定存在［15-16］。此外，為進一步提高泡沫的穩定性，李曉楓等［17］提出一種微泡沫體系，其直徑為10～100 μm，結構如圖5所示。

圖5 微泡沫結構示意［17］

通過氣核與中間層間的表面活性劑降低IFT，維持氣泡的穩定；通過添加增黏劑使中間層具有較大的黏度，減少內部氣核存在的氣體逸散；利用最外層的雙電層電荷防止泡沫因聚并而增大比表面能導致體系不穩定。該體系通過多種機制的合理運用，顯著增加泡沫的強度，并在有效控制流度的基礎上，使得體系相較于常規泡沫體系具有良好的流動性，減小了泡沫的注入難度，同時還能借助泡沫的賈敏效應對大孔道進行一定程度上的封堵［17］。該體系綜合了泡沫驅和泡沫防竄的一系列優點，因此微泡沫是一種具有良好發展前景的新型泡沫。

針對泡沫封堵孔喉時在儲層中可能的運移情況，有學者提出兩種不同的假想。一種情況是，當泡沫運移至較小的孔喉時，隨著賈敏效應使得氣液IFT 不斷增大，增大到一定程度將會導致氣泡“斷裂”，并在孔喉前后分裂為兩個氣泡，如圖6所示［18］。這是因為氣泡在小孔喉中運移時，由于受到壓力和毛細管力的綜合作用，大的連續氣泡在經過孔喉時受到類似“剪切”的力，將分散為小的不連續的氣泡，這一現象可解釋部分孔喉中氣驅的段塞流可能逐漸演變為泡沫流的原因。

圖6 小孔喉氣泡運移［18］

另一種情況是，當泡沫運移到具有分支的孔喉時，若兩個分支的孔徑及滲透率相近，則氣泡將會分別向兩個較小分支運移，此時氣泡受到類似“劈裂”的力，如圖7 所示［18］。此時，由于孔喉半徑足夠小，壓力和毛細管力作為運移的主要動力和阻力，而重力分異在該情形下幾乎不起作用，因此泡沫驅在小孔喉中同樣可以避免重力分異的作用，對位于下方的孔喉進行有效封堵［18］。

圖7 分支孔喉氣泡運移［18］

2.2 潤濕劑

隨著注水開發的進行，親水巖石由于膠質瀝青等組分的吸附，由親水轉變為親油，越來越多的殘余油吸附在其表面上而難以被水驅替，此時需要通過表面活性劑改變巖石表面的潤濕性，使其由親油重新轉變為親水，減少油滴在巖石表面的吸附，對提高洗油效率具有重要意義［19-20］。其主要作用機制分為“清洗”與“覆蓋”兩大類［21］。陽離子表面活性劑主要通過“清洗”巖石表面沉積的瀝青等吸附物質，使得巖石恢復原來的親水性；陰離子表面活性劑主要通過在瀝青質沉積上進行吸附，“覆蓋”原油親油的瀝青質沉積而使得巖石表面潤濕性發生改變。Ayirala 等［22］發現，兩性表面活性劑在碳酸鹽巖石表面的潤濕性改變效果優于非離子表面活性劑，而且當兩性表面活性劑和高分子聚合物共同作用時，對潤濕的影響遠高于單獨的表面活性劑。因為兩性表面活性劑可以附著在油滴和巖石表面，使得油滴表面和巖石表面產生同性電荷而相互排斥，從而幫助油滴更快地從巖石表面剝離，剝離過程如圖8所示。

圖8 油滴從巖石表面剝離過程［22］

由于聚合物中含有帶負電荷的磺酸基團，更容易優先吸附于碳酸鹽巖表面，因此相較于單獨的兩性表面活性劑，加入聚合物的兩性表面活性劑具有更高的ζ負電位，也更容易在原油與巖石表面間形成一層水膜，使得巖石表面潤濕性的轉變更為穩定［22］。

2.3 破乳劑

乳液由分散相、連續相以及乳化劑組成，通常分為油包水（W/O）型（圖9（a））和水包油（O/W）型（圖9（b））兩類（與含水率有關，含水率較高時，為O/W 型乳液），但當油相或水相占總體積的26%～74%時，可能引起多重乳化現象，導致兩種類型同時存在［23］。

圖9 W/O及O/W型乳液［23］

乳液可用作調剖堵水劑，也可用作驅油劑，但注入過量的表面活性劑將會帶來注水開發后期采出油水混溶乳液難以破乳的問題，因此使用表面活性劑作為破乳劑在采出水處理中有著重要地位。破乳機制可分為凝聚、合并和沉降［23］，其中凝聚的小液滴能否相互合并為大液滴是破乳的關鍵，這一過程需克服靜電排斥力、破乳劑擴散阻力和界面膜強度。高極性的破乳劑有利于其快速到達油水界面，提高破乳效率，合適的水油度（HLB）值有利于破壞油水界面膜，促進“凝聚”過程。因此，適當增大破乳劑的極性，同時使表面活性劑具有一定的HLB 值，有利于破乳劑的高效破乳。汪廬山等［24］提出一種將聚醚主劑末端的羥基氫由氨基磺酸取代而生成硫酸脂，通過磺酸基團進一步增加主劑親水性，在此基礎上加入適當的表面活性劑，調整至最佳HLB值，即可獲得高效破乳劑。

2.4 存在問題與發展趨勢

由于地層的非均質性，注水開發采收率低下的原因較為復雜，單一添加劑難以有效提高采收率，因此通過不同添加劑間的復配使用、表面活性劑和高分子聚合物間的復配使用來獲得效果優良的復合表面活性劑體系，是未來研究的主要趨勢之一。同時，隨著納米材料的出現，通過對納米材料進行表面修飾而得到的新型高活性納米流體［25］在物化性質上既有表面活性劑的優點，又有如量子尺寸效應、小尺寸效應等納米材料的諸多優勢，極大拓展了表面活性劑的適用范圍。目前對不同表面活性劑與納米材料在微觀層面上結合的具體作用方式和機制尚不明確，因此開展傳統表面活性劑與新型納米材料間的作用機制研究對合理應用納米材料具有指導意義。

3 表面活性劑驅油

化學驅作為三次采油的重要組成之一，近年來被廣泛用于無法直接進行注水開發的非常規油氣田中。表面活性劑驅油作為一種有效降低界面張力和反轉地層潤濕的驅替手段，能夠有效減小毛細管力，這一性質對于低滲和特低滲儲層的開發有著重要意義。

3.1 表面活性劑驅油機制

針對表面活性劑驅油機制，僅僅有潤濕性的改變對驅油的效果提升不大，必須結合IFT 的降低才能有效地在碳酸鹽巖油藏中進行驅油［26］。目前油田應用表面活性劑最為廣泛的方法是段塞式注入，即先注入一段表面活性劑，再注入一段聚合物，用聚合物保護段塞并控制流度。通過調整表面活性劑與段塞體積占孔隙體積的比例，可將表面活性劑驅油細分為稀體積法（表面活性劑2%，段塞15%～60%）和濃體積法（表面活性劑5%～8%，段塞3%～20%），前者在油水界面形成超低IFT 使得殘余油流動，后者可達到CMC 使得油水兩相以微乳液的形式混溶增溶，并與油水界面都形成超低IFT，使殘余油流動。Borhan 等［27］研究發現，在一定體積濃度的鹽水中，油水兩相在表面活性劑作用下形成的微乳液會發生剪切稀釋現象，表現為塑性流體，即黏度隨著剪切速率的增大而不斷降低，且低剪切速率下的黏度降低比高剪切速率下的黏度降低更為顯著，這一性質有利于混溶后的微乳液在儲層中運移。該研究還表明乳化液的存在將會使得分子和固體顆粒發生團聚，從而打破分子間的鍵能，使得體系黏度進一步降低，有利于擴大濃體積法的波及體積和洗油效率。因此，能夠產生混溶狀微乳液形態的濃體積法相較于稀體積法更能夠提高表面活性劑的驅油能力。

隨著對表面活性劑的不斷了解和應用，人們不僅深入研究了表面活性劑的注入機制和方式，還開發出一系列具有特殊優勢和潛力的表面活性劑體系，如綠色環保的生物表面活性劑、耐溫耐鹽表面活性劑以及表面活性劑的復配體系。

3.1.1 生物表面活性劑

生物表面活性劑主要由微生物通過代謝產生，與化學合成表面活性劑相比，生物表面活性劑具有易降解、對環境危害低等優點，按照生物表面活性劑分子鏈的長度將其粗略分為低分子量表面活性劑和高分子量表面活性劑，低分子量表面活性劑有利于IFT 的降低，高分子量表面活性劑則可以用于乳液的合成和穩定［27］。此外，根據生物表面活性劑的構成，通常可分為4 類，如表1所示。

表1 生物表面活性劑的種類和性能比較

其中，針對脂肽和脂蛋白類陰離子表面活性劑在硬水（含有Mg2+、Ca2+等的水）中容易形成沉淀的問題，有學者通過對不同的醇類、酸以及沸石的納米顆粒物作為復配體系，評價其對二價陽離子的耐受程度，綜合比較后提出一種借助檸檬酸作為陽離子抑制劑的體系，該體系具有抑制效果好、不易生成新的沉淀且原材料價格便宜的優勢。其主要作用機制為通過檸檬酸的絡合作用將金屬離子和檸檬酸、有機活性物質螯合在一起，成為新型螯合態有機酸鹽，從而避免二價陽離子與表面活性劑直接反應形成沉淀物。此外，實驗還證明檸檬酸可以有效提高表面活性劑的回收率，降低其對儲層環境的污染［33］。

3.1.2 耐溫耐鹽表面活性劑

當遇到高礦化度地層時，離子型表面活性劑易受到地層水中鹽離子的影響而失活，甚至產生沉淀物堵塞孔喉，傷害儲層滲透率。在高溫地層中，表面活性劑則可能由于內部化學鍵的斷裂而失活。因此，針對高溫高礦化度的儲層，研究與之相匹配的表面活性劑體系具有重要意義。一般而言，高礦化度地層水對離子型表面活性劑影響更大，因此耐溫耐鹽表面活性劑多為非離子型表面活性劑和兩性表面活性劑。

非離子型表面活性劑（APG）在水溶液中不離解，不會產生沉淀物，受溶液礦化度影響較小，因此天然具有良好的耐鹽性。Chen 等［34］對不同鏈長的烷基鏈APG 進行一系列研究，發現APG 疏水鏈中含有的烷基數越多，APG 的疏水性能越強，其降低IFT 的能力就越強。同時，APG 不受電荷的斥力影響，可以更加緊密地排列在界面上，因而相較于其他表面活性劑，有著更低的IFT。受此原理啟發，在APG 中加入一定量的十二胺（DA），使得體系獲得超低IFT，其原理如圖10所示［34］。

圖10 0.2%APG和0.05%DA相互作用結果［34］

由于DA 分子不溶于水，可以將其插入APG所形成的膠束或界面膜上，形成更加緊密的膠束或界面膜，從而獲得超低的IFT。另外，在DA 和APG 的親水基團之間還可以形成氫鍵（圖10 中綠色部分），使得這種結構的排列更加緊密［34］。

甜菜堿類表面活性劑作為一種典型的兩性表面活性劑，在水中可以離解出陰離子和陽離子基團，陰離子基團可以與高礦化度地層水中的陽離子螯合，從而避免沉淀物的生成。Zhang 等提出了一種通過廉價的脂肪酸為原料合成甜菜堿表面活性劑的方法［35］，通過羥基丙基磺基親水性基官能團可有效提高表面活性劑在水中的溶解度，從而具有耐溫耐鹽的能力。

另一方面，Yuan 等［36］指出對于高礦化度油藏，稀體積法的注入方式也能夠起到良好的驅油效果。其具體作用機制由兩方面組成，一方面，借助表面活性劑吸附在界面而獲得超低IFT，減少原油對巖石表面的吸附力，從而使得油膜通過自動收縮而以油滴的形式通過浮力的作用被剝離；另一方面，低滲透區的殘余油不僅可以通過乳化和微乳液的方法驅出，還能通過降低IFT 和改變潤濕性的方法驅出，這是因為減小低滲透小孔喉中的運移毛管阻力和額外毛管阻力，使得地層中的高滲透和低滲透孔道間的運移阻力差達到平衡，最終表面活性劑進入低滲孔喉將油驅出。

3.1.3 表面活性劑復配體系

表面活性劑的復配體系主要包括表面活性劑間的復配、表面活性劑和高分子聚合物以及其他有機物或無機鹽的復配。前者通過不同表面活性劑間的復配來調整體系的HLB 值，可以通過產生協同效應來降低IFT，甚至還可以降低主表面活性劑的用量和驅油表面活性劑的濃度，同時也可以在一定程度上強化表面活性劑的耐溫性、耐鹽性和穩定性等其他性質。后者通過表面活性劑、高分子聚合物和有機物、無機鹽在地層中各自發揮其驅油作用，使得體系兼具上述幾種驅油方式的優點，一種比較有代表性的體系為堿-表面活性劑-聚合物驅油體系［37］，該體系的主要作用機制可以分別從堿、表面活性劑和聚合物幾個方面討論。堿能夠與地層中的原油反應產生肥皂作為一種表面活性劑，其耐鹽性較低，可與耐鹽性較高的合成表面活性劑復配增大體系的耐鹽范圍；堿的注入還能降低表面活性劑在巖石上的吸附，增大其作用效果和范圍。表面活性劑的驅油機理，同前文所示，主要為降低IFT，不再贅述。聚合物可以增加體系的黏度，有利于更好地控制流度，增大波及體積；聚合物與表面活性劑在巖石表面具有吸附競爭作用［38］，也能降低表面活性劑在巖石表面的吸附；聚合物還能夠起到穩定劑的作用，延緩體系內的乳液或微乳液的“聚結”作用，提高體系攜油運移能力。

3.2 表面活性劑驅油存在問題及發展前景

隨著非常規油氣田的開發和老油田的深部開發，表面活性劑驅油面臨的主要問題包括對于高溫和高礦化度地層的配伍、新型多功能表面活性劑的開發以及綠色環保表面活性劑的推廣應用。目前，表面活性劑驅油研究的熱點主要在對現有表面活性劑的改性和新型表面活性劑的研制上，前者主要對表面活性劑體系的復配研究和對現有表面活性劑的基團修飾；后者通過將表面活性劑與高分子聚合物、納米顆粒等不同材料進行結合，以獲得具有綜合驅油機制的新型表面活性劑。此外，表面活性劑的環保性和經濟性等問題能否解決也是制約表面活性劑驅油能否大規模應用的關鍵因素。

4 結論與展望

1）當溶液中表面活性劑濃度低于CMC 時，可在溶液界面形成一層表面活性劑薄膜，通過在溶液中加入疏水基團等方法對膜進行致密化后，能夠產生一系列性能更好的潤滑減阻、黏土防膨、發泡和潤濕添加劑。當表面活性劑濃度高于CMC時，可在溶液中形成膠束，可以通過添加適量的有機酸等調節劑來改變膠束的形狀，一定程度上對溶液的黏度進行調整。

2）表面活性劑驅油效果與其親水基團和親油基團的組成密切相關，通過改變表面活性劑的親水和親油基團，能夠獲得與不同地層適配的體系。如對于水敏和速敏較強的儲層，可以適當增加陽離子親水基團，使表面活性劑具有驅油和黏土穩定的雙重作用，降低驅油過程中額外注入添加劑產生的成本。

3）通過在表面活性劑分子結構中引入多種親油基團和親水基團，能夠獲得具有復雜綜合效益的新型多功能表面活性劑。此外，將表面活性劑與高分子聚合物結合，獲得能夠有效控制流度的聚合物表面活性劑分子；將表面活性劑與納米材料結合則能夠獲得具有納米效應的納米表面活性劑。在未來油田的精細化開發中，不同油田對表面活性劑分子的功能結構有不同要求，需要進一步發展更加豐富的表面活性劑體系。