2.2界麵潤濕性調控驅油劑的性能評價

2.2.1臨界膠束濃度

使用界麵流變儀測量不同濃度SDDBS溶液平衡狀態下的表麵張力，得到SDDBS的表麵張力隨濃度變化曲線如圖3所示.通過數值擬合得到轉折點，確定SDDBS溶液的臨界膠束濃度(cmc)為0.02%(w)，該濃度也作為後續性能評價實驗的使用濃度.

圖3室溫下SDDBS的表麵張力隨質量濃度變化曲線

2.2.2吸附性能

將親油雲母片在0.02%(w)SDDBS溶液中處理10 min，以模擬界麵潤濕調控驅油劑在親油岩石表麵的吸附.使用原子力顯微鏡(AFM)觀察吸附後雲母片的表麵形貌.如圖4所示，SDDBS在親油雲母片表麵吸附層厚度約為1.25 nm，表麵吸附得較為均勻，主要呈不規則顆粒狀分布，平均粗糙度為0.96 nm.采用紫外分光光度法測定了不同濃度的SDDBS在親油處理的石英砂表麵吸附量，結果如圖S1(見支持信息)所示，SDDBS飽和吸附量約為5.9 mg/g，有良好的吸附性能.

圖4(a)親油處理雲母片在0.02%(w)SDDBS溶液中吸附後AFM表麵形貌3D圖;(b)AFM表麵形貌2D圖;(c)吸附高度剖麵圖

2.2.3降低油水界麵張力性能

使用旋轉滴法測量不同濃度SDBS和SDDBS溶液平衡狀態下與油的界麵張力，分別使用正己烷(圖5)與十二烷(圖S2，見支持信息)為油相，實驗結果表明SDDBS與SDBS在降低油水界麵張力能力上差異不大.由圖5可知，隨著SDDBS溶液的質量濃度增大，界麵張力先逐漸降低，在濃度增加至0.02%(w)後趨於穩定.SDDBS溶液可將油水界麵張力降低至2.6 mN/m。探究了鹽濃度對SDDBS降低油水界麵張力的影響(圖S3，見支持信息)，實驗結果表明界麵張力隨鹽濃度升高而降低，在地層水條件下SDDBS可降低油水界麵張力至1.05 mN/m.

圖5 SDBS與SDDBS正己烷-水界麵張力隨質量濃度變化曲線

2.2.4潤濕性調控性能

親油處理後玻璃片的空氣中水滴接觸角為100.2°，水下油滴接觸角為19.2°，為疏水親油性質.將親油玻璃片分別浸泡在0.02%(w)去離子水配置的SDBS、SDDBS溶液和地層水配置的SDDBS溶液中48 h，使用接觸角測量儀分別測量不同處理時間下其水滴接觸角及水下油滴接觸角.結果如圖6所示.SDDBS潤濕性調控能力較SDBS有較大提升，處理後空氣中水滴接觸角由65.1°降至24.5°，水下油滴接觸角由87.3°升至153.9°.經SDDBS處理後的玻璃片呈現親水/水下強疏油性質.為探究鹽對界麵潤濕調控性能的影響，使用地層水配置的SDDBS溶液處理親油玻璃片，結果表明處理後空氣中水滴接觸角為35.6°，水下油滴接觸角為133.6°，說明地層水的引入降低了SDDBS對親油表麵的親水疏油調控效果.這是由於地層礦化度條件下，SDDBS分子鏈團聚影響界麵吸附，導致潤濕調控能力略有下降.

圖6親油玻璃片在去離子水配置SDBS、SDDBS及地層水配置SDDBS溶液中浸泡48 h後空氣中水滴接觸角(a)和水下油滴接觸角(b)

2.2.5油膜剝離性能

將親油處理後的玻璃片表麵塗覆原油(原油成分見表S1，見支持信息)，100℃下老化48 h，模擬油藏岩石表麵油膜.在60℃下將原油老化的玻璃片分別浸入0.02%(w)的SDBS和SDDBS溶液中，記錄實驗過程中油膜剝離狀態，通過圖形分析軟件得到不同時刻下的油膜相對麵積.

如圖7a所示，經SDDBS溶液處理後，油膜麵積降低明顯，油膜收縮最終以油珠形式從岩石表麵脫離.而經SDBS溶液處理後，油膜麵積僅有少量減少，24 h後仍有大部分油膜未被有效剝離.油膜相對麵積隨時間的變化曲線如圖7b所示，SDDBS處理後，24 h內油膜麵積減小了89%(黑色曲線).而油膜在SDBS中麵積僅減小約53%(藍色曲線)，說明羥基的引入有效促進了油膜剝離.使用模擬地層水(配方見表S2，見支持信息)配置0.02%(w)SDDBS溶液，以相同方法進行油膜剝離實驗，得到圖7b紅色曲線.由圖可得，地層水條件下SDDBS溶液的油膜剝離效果減弱，24 h內油膜麵積減小了81%，結合前述潤濕性調控與界麵張力結果，鹽濃度的增加雖然降低了油水界麵張力，但同時使得處理後表麵水下油滴接觸角減小，疏油性減弱，最終導致油膜剝離效果變差，說明油固界麵潤濕性調控在油膜剝離中起重要作用.較於文獻報道仍具有優越效果，說明製備的SDDBS具有良好的油藏環境適應性，實際應用潛力巨大.

圖7(a)SDDBS和SDBS處理油膜效果;(b)不同條件下油膜相對麵積隨時間變化曲線

如圖8所示，SDDBS剝離油膜機理可從以下三個方麵進行闡釋，首先SDDBS吸附在油水界麵上降低了油水界麵張力;其次，SDDBS的二羥基通過氫鍵作用強化了其與岩石表麵吸附，磺酸基團富集於岩石表麵使得岩石表麵由親油轉變為強親水，極大地增加了油滴在岩石表麵接觸角，降低粘附功而使得油膜易於剝離;最後，由於SDDBS在油水界麵和岩石表麵同時吸附，增加剝離後油滴與岩石表麵間的靜電斥力，使得剝離後油膜不易重新粘附壁麵，實現高效剝離。

圖8 SDDBS剝離油膜的動態過程示意圖