圖4 HABS和PS在正癸烷-水界面的lgε-lg f曲線的斜率

另外，隨著濃度增大，HABS和PS界面膜的斜率均有所增大，其中HABS的斜率增大更為明顯，這是由于擴散-交換過程隨濃度增大而增強造成的。

不同含量的HABS和PS在大慶原油-水界面的擴張模量隨頻率的變化趨勢如圖5所示。可以看出，HABS和PS在原油-水界面的擴張模量隨著頻率增大而線性增加，這與圖3中正癸烷-水界面的變化趨勢相同，作用機制也相同。

圖5頻率對原油-水界面HABS（a）和PS（b）擴張模量的影響

圖6為PS和HABS在原油-水界面的lgε-lg f曲線的斜率。在原油-水界面，HABS的斜率與PS的斜率幾乎相同，都約為0.7。這與圖4中正癸烷-水界面的兩種表面活性劑的曲線斜率明顯不同。PS在原油-水界面的斜率值比在正癸烷-水界面的斜率值高，而HABS在原油-水界面的斜率值比在正癸烷-水界面的斜率值低。這是由于大慶原油的活性組分在界面上混合吸附，對界面膜的黏彈特性也有貢獻。大慶原油屬于輕質原油，原油組分中小分子量的石油酸組分較多，尺寸較大的瀝青質較少。小分子量原油活性組分在界面上的吸附，一方面降低了分子尺寸較小的HABS體系的黏性，一方面增大了分子尺寸較大的PS體系的黏性。因此，在原油-水界面，HABS和PS體系lgε-lg f曲線的斜率相差不大。

圖6原油-水界面HABS和PS溶液的lgε-lg f曲線的斜率值

2.2.2濃度的影響

圖7示出了PS和HABS在正癸烷-水界面和原油-水界面上擴張模量隨濃度的變化趨勢。總體來，隨著溶液濃度的增加，PS和HABS溶液的擴張模量都在降低。這是由于隨著溶液濃度增大，PS和HABS分子在界面與體相間的擴散-交換作用逐漸增強導致的。不管是在癸烷-水界面還是在原油-水界面，HABS的模量隨濃度都降低得更為明顯。含稠環結構的石油磺酸鹽PS的分子尺寸較大，而重烷基苯磺酸鹽HABS的分子尺寸相對較小。在高濃度時，HABS分子在油/水界面的擴散-交換過程明顯變快，擴張模量值更低。

圖7不同含量的HABS和PS溶液在癸烷-水界面（a）和原油-水界面（b）的擴張模量

油水界面膜強度和界面張力是評價表面活性劑能否應用于提升原油采收率生產實踐的兩個重要參數，較高的界面膜強度和較低的界面張力有利于地下原油的乳化和運移。已有研究表明，界面擴張模量一般是表面活性劑溶液濃度和界面張力的非單調函數。圖8示出了PS和HABS分子的界面擴張模量和界面張力的關系。可以看出，PS在正癸烷-水界面和原油-水界面都有較高的界面模量（16~55 mN/m），但其界面張力相對較高（2~17 mN/m）。相比之下，HABS表現出較好的降低界面張力的能力，能夠將癸烷-水界面張力和原油-水界面張力降低至約0.04 mN/m。值得注意的是，在原油-水界面，HABS體系的擴張模量也能達到2 mN/m，而HABS在癸烷-水界面的擴張模量則只有0.3 mN/m。這意味著HABS分子與原油活性組分間存在界面上的協同作用，在原油-水界面不僅能夠實現較低的界面張力，還能維持一定的界面膜強度。

圖8界面張力對癸烷-水和原油-水界面上HABS和PS擴張模量的影響

對于大多數表面活性劑而言，界面擴張模量隨著界面張力的降低而明顯減小，低界面張力體系一般具有較低的界面模量。當界面張力降低至10-2數量級時，界面模量甚至會接近零。在環己烷-鹽水界面，陰離子延展型表面活性劑C12PO14EO2SO4Na的界面張力能降低至2×10-3 mN/m，但擴張模量只有0.02 mN/m。非離子表面活性劑NEOP6-NPEO8混合物的界面張力低至8×10-3 mN/m，其擴張模量僅有0.07 mN/m。SDBS在輕質原油-鹽水界面的界面張力能夠達到1.5×10-2 mN/m，而擴張模量只有0.12 mN/m。延展型非離子表面活性劑C18PO18EO10在十六烷-水界面的界面張力低至0.1 mN/m時，擴張模量為0.4 mN/m。在正癸烷-水界面，當延展型表面活性劑S-C13PO13S的界面張力降低至約0.2 mN/m時，其界面模量也遠低于1 mN/m。在環己烷-水界面，非離子表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚NPEO6和NPEO8混合物的界面張力可以降低至0.000 3~0.01 mN/m，而其彈性模量僅0.02~0.1 mN/m。在環己烷-水界面，陰離子延展型硫酸鹽表面活性劑ExS的界面張力低至1×10-3 mN/m，其彈性模量僅有0.01 mN/m。SDBS-異丁醇混合體系在環己烷-水界面的界面張力低至4.5×10-3 mN/m，其彈性模量僅有0.025 mN/m。非離子表面活性壬基酚聚氧乙烯醚能夠將原油-水界面張力降低至2.5×10-4 mN/m，其彈性模量僅有0.02 mN/m。延展型陰離子硫酸鹽C12PO14EO2SO4能夠將原油-水界面張力降低至1×10-3 mN/m，其彈性模量僅有0.01 mN/m。相比之下，本研究中的重烷基苯磺酸鹽（HABS）不僅界面活性好而且具有一定的界面膜強度，在提高原油采收率方面有較大的潛力。

3結論

采用旋轉滴方法研究了重烷基苯磺酸鹽（HABS）和石油磺酸鹽（PS）在癸烷-水界面和原油-水界面的流變特性。根據實驗結果，可以得出以下結論：

1）對于正癸烷和大慶原油，HABS的親水親油平衡能力比PS強，能將癸烷-水界面張力和原油-水界面張力降低至0.01 mN/m數量級。

2）HABS和PS的界面擴張模量隨著頻率增大而線性增加，界面主控弛豫過程的特征頻率高于0.1 Hz，快擴散-交換過程決定HABS和PS界面膜的性質。

3）在癸烷-水界面，HABS和PS擴張模量-頻率雙對數曲線的斜率隨著濃度的增加而增加，分子尺寸較小的HABS擴散-交換更快，導致HABS的曲線斜率比PS高；在原油-水界面，小分子量的石油酸混合吸附，增大PS界面膜的黏性并降低HABS界面膜的黏性，導致HABS和PS的曲線斜率幾乎相同。

4）由于擴散-交換過程起主導作用，PS和HABS的界面擴張模量隨著溶液濃度的增加而降低。分子尺寸較小的HABS在油/水界面和體相間的擴散-交換更快，因此HABS的界面擴張模量在高濃度時降低得更明顯。

5）HABS與原油組分存在協同效應，在將界面張力降低至0.01 mN/m數量級的同時，還能維持一定的界面膜強度，在提高原油采收率方面有較大潛力。