2.2Ca2+的影响

2.2.1抗盐性表征

通过瓶试法对支链化程度不同的两种内烯烃磺酸盐的Ca2+抗盐性进行了表征，结果如图5所示。图5中，红色数字代表蒸馏水中Ca2+的质量分数。由图5可知，两种表面活性剂溶液在质量分数较高的条件下均出现絮状物，其中A⁃18溶液相对澄清，但整体来看，二者在Ca2+体系中的抗盐性较在Na+体系中相比显著下降。

图5内烯烃磺酸盐的Ca2+抗盐性表征

高质量分数盐离子会与水分子强烈结合，减少自由水分子数量，破坏表面活性剂分子间的氢键结构，使其溶解度下降而析出；同时，在高矿化度条件下，阴离子表面活性剂易与二价金属阳离子结合形成沉淀物，降低其溶解性及界面活性。需要指出的是，当Ca2+质量分数达到1.000%时，内烯烃磺酸盐仍存在一定程度的失效现象，但相较于常规的大庆石油磺酸盐，其抗Ca2+能力已有明显提升。

2.2.2Ca2+对正癸烷⁃水界面张力的影响

相较于Na+，Ca2+除了可压缩双电层外，还具有更强的分子集合能力，可进一步增加表面活性剂在界面上的吸附量。为了探究Ca2+对两种内烯烃磺酸盐降低油水界面张力性能的影响，在总矿化度固定的条件下，逐步增加NaCl溶液中Ca2+的质量分数，测定了A⁃18和I⁃20与正癸烷间的界面张力，结果如图6所示。由图6可知，Ca2+的加入可进一步降低油水界面张力，且界面张力随着Ca2+质量分数的增加而降低，直至失效（Ca2+质量分数大于0.5%）。从理论上分析，体相中的一个二价阳离子可在界面附近同时结合两个阴离子表面活性剂分子，增大表面活性剂在界面的吸附密度，使表面活性剂分子排列更加紧密，从而降低界面张力。由图6还可知，少量的Ca2+便可表现出一定的结合能力，在实验考察范围内，对于A⁃18，Ca2+体系的稳态界面张力始终低于Na+体系。随着烷基支链化程度的增加，表面活性剂的疏水性与亲水基在油水两相中的占据空间趋于均衡，界面活性增强，但表面活性剂分子的进一步吸附需要克服更大的空间位阻，仅在较高Ca2+质量分数时才会表现出较强的结合能力。因此，I⁃20在Ca2+质量分数较低时的稳态界面张力与Na+体系几乎重叠。

图6不同Ca2+质量分数下A⁃18和I⁃20与正癸烷间的界面张力

2.2.3Ca2+对原油⁃水界面张力的影响

在考察Na+对界面张力的影响过程中发现，原油中的活性组分会影响表面活性剂降低油水界面张力的效果。因此，进一步考察内烯烃磺酸盐分子、原油活性组分以及Ca2+在油水界面附近的自组装行为具有重要的学术价值。图7为Ca2+质量分数对两种内烯烃磺酸盐与胜利原油界面张力的影响。结合图6、7可知，与正葵烷⁃水体系相比，原油⁃水体系A⁃18的界面活性在高Ca2+质量分数下进一步增强，该变化规律与图4结果一致。这表明Ca2+对原油中的部分小分子活性组分同样具备结合能力，油水界面张力的变化主要由界面上的吸附空位决定。对于界面吸附膜比较松散、吸附空位较多的支链内烯烃磺酸盐体系，Ca2+可同时结合界面及界面附近的表面活性剂分子和带负电的活性组分，形成混合吸附膜，三者可产生协同作用。

图7Ca2+质量分数对两种内烯烃磺酸盐与胜利原油界面张力的影响

需要指出的是，油水乳状液的形成是通过外界做功，将一种液体破碎成小液滴并分散到另外一种液体中，从而极大地增加体系相界面面积的过程。选择合适的表面活性剂可显著降低油水界面张力，减少乳状液形成所需的“能量需求”，同时削弱液滴间的聚并行为，减缓乳状液的“自发破乳”。因此，本文通过调控体系离子强度，考察了内烯烃磺酸盐降低油水界面张力的能力，研究结果可为乳化及破乳的研究提供重要参考。

3结论

1）相较于常规阴离子，内烯烃磺酸盐具有较好的抗盐性能和抗Ca2+干扰能力，在Ca2+质量分数为0.5%的体系中仍能保持较好的水溶性且不会发生失活现象，能满足高温高盐油藏的实际需求。

2）疏水烷基支链化可以增加内烯烃磺酸盐的界面活性，其中I⁃20可将正癸烷⁃水界面张力降至10-2mN/m数量级；原油中的活性组分对油水界面张力的影响主要取决于界面上的吸附空位，对于界面吸附膜比较松散、吸附空位较多的直链内烯烃磺酸盐体系，原油中的活性组分可能是主导界面性能的重要因素。

3）离子强度的增加可以压缩内烯烃磺酸盐分子离子头基的双电层厚度，削弱分子间的静电斥力，增大表面活性剂在油水界面的吸附量，降低油水界面张力；相较于Na+，Ca2+具有更强的分子集合能力，在高质量分数下可进一步提高内烯烃磺酸盐的界面活性。

4）现有相关研究虽已证实离子强度对降低耐温抗盐表面活性剂的界面张力具有促进作用，但并未对离子作出明确区分。本文在现有研究的基础上，充分考察了离子类型对内烯烃磺酸盐界面性能的影响，明确了其作用机理。结合实际油藏环境，提出适配建议：当Ca2+质量分数低于0.5%时，优先选用支链内烯烃磺酸盐；直链型内烯烃磺酸盐则更适用于Ca2+质量分数较高的油藏。