2.2界面润湿性调控驱油剂的性能评价

2.2.1临界胶束浓度

使用界面流变仪测量不同浓度SDDBS溶液平衡状态下的表面张力，得到SDDBS的表面张力随浓度变化曲线如图3所示.通过数值拟合得到转折点，确定SDDBS溶液的临界胶束浓度(cmc)为0.02%(w)，该浓度也作为后续性能评价实验的使用浓度.

图3室温下SDDBS的表面张力随质量浓度变化曲线

2.2.2吸附性能

将亲油云母片在0.02%(w)SDDBS溶液中处理10 min，以模拟界面润湿调控驱油剂在亲油岩石表面的吸附.使用原子力显微镜(AFM)观察吸附后云母片的表面形貌.如图4所示，SDDBS在亲油云母片表面吸附层厚度约为1.25 nm，表面吸附得较为均匀，主要呈不规则颗粒状分布，平均粗糙度为0.96 nm.采用紫外分光光度法测定了不同浓度的SDDBS在亲油处理的石英砂表面吸附量，结果如图S1(见支持信息)所示，SDDBS饱和吸附量约为5.9 mg/g，有良好的吸附性能.

图4(a)亲油处理云母片在0.02%(w)SDDBS溶液中吸附后AFM表面形貌3D图;(b)AFM表面形貌2D图;(c)吸附高度剖面图

2.2.3降低油水界面张力性能

使用旋转滴法测量不同浓度SDBS和SDDBS溶液平衡状态下与油的界面张力，分别使用正己烷(图5)与十二烷(图S2，见支持信息)为油相，实验结果表明SDDBS与SDBS在降低油水界面张力能力上差异不大.由图5可知，随着SDDBS溶液的质量浓度增大，界面张力先逐渐降低，在浓度增加至0.02%(w)后趋于稳定.SDDBS溶液可将油水界面张力降低至2.6 mN/m。探究了盐浓度对SDDBS降低油水界面张力的影响(图S3，见支持信息)，实验结果表明界面张力随盐浓度升高而降低，在地层水条件下SDDBS可降低油水界面张力至1.05 mN/m.

图5 SDBS与SDDBS正己烷-水界面张力随质量浓度变化曲线

2.2.4润湿性调控性能

亲油处理后玻璃片的空气中水滴接触角为100.2°，水下油滴接触角为19.2°，为疏水亲油性质.将亲油玻璃片分别浸泡在0.02%(w)去离子水配置的SDBS、SDDBS溶液和地层水配置的SDDBS溶液中48 h，使用接触角测量仪分别测量不同处理时间下其水滴接触角及水下油滴接触角.结果如图6所示.SDDBS润湿性调控能力较SDBS有较大提升，处理后空气中水滴接触角由65.1°降至24.5°，水下油滴接触角由87.3°升至153.9°.经SDDBS处理后的玻璃片呈现亲水/水下强疏油性质.为探究盐对界面润湿调控性能的影响，使用地层水配置的SDDBS溶液处理亲油玻璃片，结果表明处理后空气中水滴接触角为35.6°，水下油滴接触角为133.6°，说明地层水的引入降低了SDDBS对亲油表面的亲水疏油调控效果.这是由于地层矿化度条件下，SDDBS分子链团聚影响界面吸附，导致润湿调控能力略有下降.

图6亲油玻璃片在去离子水配置SDBS、SDDBS及地层水配置SDDBS溶液中浸泡48 h后空气中水滴接触角(a)和水下油滴接触角(b)

2.2.5油膜剥离性能

将亲油处理后的玻璃片表面涂覆原油(原油成分见表S1，见支持信息)，100℃下老化48 h，模拟油藏岩石表面油膜.在60℃下将原油老化的玻璃片分别浸入0.02%(w)的SDBS和SDDBS溶液中，记录实验过程中油膜剥离状态，通过图形分析软件得到不同时刻下的油膜相对面积.

如图7a所示，经SDDBS溶液处理后，油膜面积降低明显，油膜收缩最终以油珠形式从岩石表面脱离.而经SDBS溶液处理后，油膜面积仅有少量减少，24 h后仍有大部分油膜未被有效剥离.油膜相对面积随时间的变化曲线如图7b所示，SDDBS处理后，24 h内油膜面积减小了89%(黑色曲线).而油膜在SDBS中面积仅减小约53%(蓝色曲线)，说明羟基的引入有效促进了油膜剥离.使用模拟地层水(配方见表S2，见支持信息)配置0.02%(w)SDDBS溶液，以相同方法进行油膜剥离实验，得到图7b红色曲线.由图可得，地层水条件下SDDBS溶液的油膜剥离效果减弱，24 h内油膜面积减小了81%，结合前述润湿性调控与界面张力结果，盐浓度的增加虽然降低了油水界面张力，但同时使得处理后表面水下油滴接触角减小，疏油性减弱，最终导致油膜剥离效果变差，说明油固界面润湿性调控在油膜剥离中起重要作用.较于文献报道仍具有优越效果，说明制备的SDDBS具有良好的油藏环境适应性，实际应用潜力巨大.

图7(a)SDDBS和SDBS处理油膜效果;(b)不同条件下油膜相对面积随时间变化曲线

如图8所示，SDDBS剥离油膜机理可从以下三个方面进行阐释，首先SDDBS吸附在油水界面上降低了油水界面张力;其次，SDDBS的二羟基通过氢键作用强化了其与岩石表面吸附，磺酸基团富集于岩石表面使得岩石表面由亲油转变为强亲水，极大地增加了油滴在岩石表面接触角，降低粘附功而使得油膜易于剥离;最后，由于SDDBS在油水界面和岩石表面同时吸附，增加剥离后油滴与岩石表面间的静电斥力，使得剥离后油膜不易重新粘附壁面，实现高效剥离。

图8 SDDBS剥离油膜的动态过程示意图