一、實(shí)用磺酸鹽類(lèi)的特性

1．石油磺酸鹽

海安石油小編表示石油磺酸鹽是由不同分子混合而成的，它一般是用發(fā)煙硫酸、三氧化硫以及硫酸處理高沸點(diǎn)石油餾分，之后混合而得到的混合物，這種混合物中主要有活性物是高分子量的磺酸鹽。

磺化時(shí)，磺酸部分大都是連接在芳香環(huán)的一個(gè)碳原子上，少量存在于石油餾分中的脂芳族與脂環(huán)族烴中。石油磺酸鹽主要有石油磺酸鈣、銨、鋰等。并區(qū)分為油溶性和水溶性，油田常用油溶性的。

盡管目前不能確定它的分子結(jié)構(gòu)，但其磺化反應(yīng)還是可寫(xiě)為：RC6H6+SO3→RC6H5SO3X

X為金屬離子

2.烷基磺酸鹽

烷基磺酸鹽是混合飽和烴的磺酸鹽,飽和烴的鏈長(zhǎng)一般為C8～C25,其合成主法很多,如直鏈烷烴的磺氯化、烷烴氫過(guò)氧化物與亞硫酸氫鈉反應(yīng)竺。但現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)上均采用直鏈烷烴的磺氧化方法來(lái)制備：

RCH2CH3+SO2+1/2O2→RCH（SO2OH）CH3→RCH（SO3Na）CH3由于此反應(yīng)是以自由基引發(fā)來(lái)進(jìn)行的，所以在工業(yè)中常為通過(guò)添加醋酸酐或水來(lái)控制整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的關(guān)鍵中間體過(guò)磺酸，以使生成烷基磺酸。引發(fā)可通過(guò)引發(fā)劑：臭氧、過(guò)氧化物等、也可用紫外線(xiàn)或r-射線(xiàn)等。

這類(lèi)磺酸鹽具有極好的水溶性，潤(rùn)濕力和除油力，發(fā)泡力較低，且毒性小。

1．  木質(zhì)素磺酸鹽

油田常用木質(zhì)素磺酸鹽有：木質(zhì)素磺權(quán)鈣、鈉、鉀和鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽等。將亞硫酸氫鈣法制低漿的廢液中加入石灰乳，可使木質(zhì)素磺酸鹽以堿式木質(zhì)素磺酸鈣沉淀出來(lái)。再用硫酸酸化使變成可溶性的木質(zhì)素磺酸鈣。將可溶的木質(zhì)素磺酸鈣用碳酸鈉進(jìn)行鹽基置換制成木質(zhì)素磺酸鈉。將造紙廢液濃縮，在60～80℃時(shí)加入硫酸亞鐵和重鉻酸鈉溶興，即成鐵鉻鹽溶液艱干燥得產(chǎn)品。鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽是木質(zhì)素磺酸鐵，木質(zhì)素磺酸匐及水抽素磺酸鈉的混合組成物。

二、在油田中的應(yīng)用進(jìn)展

1．提高原油采收率

磺酸鹽類(lèi)表面活性劑是為數(shù)不多的用于強(qiáng)化采油中的表面活性劑中最常用的一種。自從1973年Gale.w.w等人提出了選擇用于提高采收率的四條標(biāo)準(zhǔn)：（1）油-水界面張力較低；（2）吸附作用較好；（3）與油層流體有很好的可溶混性；（4）成本較低。和殼牌石油公司的Hill，H.J.等人介紹了三種不同的篩選用于強(qiáng)化采油的表面活性劑的方法：（1）測(cè)定油-表面活性劑水溶液界面上的界面張力；（2）顯微鏡篩選；（3）驅(qū)替試驗(yàn)以來(lái)，其磺酸鹽類(lèi)物別是石油磺酸鹽類(lèi)表面活性劑廣泛的在提高原油采收率中被開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

石油磺酸鹽類(lèi)表面活性劑可加入水中，形成表面活性劑水驅(qū)體系；也可和聚合物一起使用，形成表面活性劑-聚合物驅(qū)等。其作用原理是對(duì)前者由于表面活性劑溶液與油之間的界面張力比油與水之間的界面張力低的多，油就易被驅(qū)替出來(lái)。而后者是用表面活性劑形成段塞，將油-水界面張力降到0.001達(dá)因/厘米以下。通常用量為1.0～3.0%（重量），且大多數(shù)段塞由：石油磺酸鹽、水、碳?xì)浠衔锖椭砻婊钚詣┙M成。

Carlin J.T和Vinatier等人就用石油磺酸鹽、鹽水和助表面活性劑（如醇）制成用分配系數(shù)調(diào)節(jié)的表面活性劑體系來(lái)提高原油采收率。另將石油磺酸鹽與二聚氧乙烯烷基苯鄰二酚或與烷基硫醇聚乙烯硫酸鹽一起使用，效果更好。用于強(qiáng)采油中的石油磺酸鹽最好是石油磺酸鈉、鉀、鋰、銨、即具有RC6H5SO3X的合成磺酸鹽。R為直鏈或支鏈，具有5～25個(gè)碳原子，并且無(wú)論是石油磺酸鹽在注入地層的表面活性劑溶液中實(shí)質(zhì)上是作為唯一的表面活性劑使用，或是為了能在含鹽量較高的地層和硬度大的地層水中應(yīng)用表面活性劑驅(qū)油技術(shù)而和較復(fù)雜的其它表面活性劑一起使用，假如所用的石油磺酸鹽的平均當(dāng)量低于用界面張力測(cè)試分析所推薦的平均當(dāng)量，都將會(huì)取得最好的結(jié)果。一般石油磺酸鹽的當(dāng)量應(yīng)選取為325～425，且濃度為0.1～10%（重）。

木質(zhì)素磺酸鹽用于提高采收率中是做為犧牲劑的。常用的有木質(zhì)素磺酸鈉、鉀、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽等。用量為能夠接近或達(dá)到足夠至填滿(mǎn)地層巖石的全部活性位置所需要的數(shù)量。木質(zhì)素磺酸鹽用于價(jià)格便宜，所以作犧牲劑是非常合適的，將這注入油層后，它優(yōu)先搶占或覆蓋油藏內(nèi)的所有可能吸附點(diǎn)，從而降低對(duì)昂貴化學(xué)采油劑的吸附。

2．鉆井

磺酸鹽類(lèi)表面活性劑在國(guó)內(nèi)外大量用于鉆井，主要作為鉆井液稀釋分散劑、乳化劑、濾失控制劑等。

（1）分散劑

作為分散劑使用的主要是木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)。它不但可用于淡水泥漿，也可用于海水泥漿。采用含有粘土和木質(zhì)素磺酸鉀的海水鉆井泥漿在井內(nèi)循環(huán)，可圓滿(mǎn)完成鉆井作業(yè)，并且可用鉆井頁(yè)巖地層。它是用氫氧化鉀或硫酸鉀與亞硫酸紙漿廢液在高溫條件下反應(yīng)而得，既可起分散劑的作用，同時(shí)也是膨脹抑制劑起防膨作用。此外它們?cè)诤Ｋ袔缀醪粫?huì)生成不溶性沉淀。

木質(zhì)素磺酸鹽作為分散劑可用于多各鉆井液，如：它和多糖，硫酸鉻、pH值調(diào)整劑，碳酸鈣、淀粉等可配成一種無(wú)損害的鉆井液體；。鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽與膨潤(rùn)土、氧化鐵以及氫氧化鈉等可配成清潔井底的鉆井液；木質(zhì)素的堿金屬鹽和堿土金屬鹽、鉻鹽、鐵鹽、銨鹽等與胍膠可配成水基無(wú)粘土鉆井液，其中以木質(zhì)素的鈉和鈣鹽最佳，這種鉆井液在高溫范圍內(nèi)具有廣泛的穩(wěn)定性和有效性，且可控制失水。

由于木質(zhì)素磺酸鹽具有良好的稀釋分散作用，且可抑制頁(yè)巖的膨脹，又具有和其它添加劑好的配伍性、價(jià)廉而廣泛應(yīng)用于鉆液中。不但可用于淺井，其耐溫笥好也可用于深井。我國(guó)油田大是使用的FCLS就是鐵鉻木質(zhì)素橫酸鹽。

（2）乳化劑

石油磺酸鹽和烷基磺酸鹽用于鉆井可作為乳化劑?？膳渲莆⑷殂@井液體，完井液體和修井流體等。如將1～30%的當(dāng)量為359～525的活度為60～65%的石油磺酸鈉與水、烴、膨潤(rùn)土和正已醇或伯戊醇混合可制成低濾失量，對(duì)錄井解釋有利的低電阻特性的鉆井液。這種鉆井液對(duì)鹽的耐受力很強(qiáng)，具有良好的切力和低濾失特性。將C14～C18的烷基橫酸鹽與水、粘土、助表面活性劑等配成泡沫鉆井液或水包油的乳化鉆井液，不但減少對(duì)地怪的傷害，而且耐溫。

石油橫酸鹽也可用于鉆井液潤(rùn)滑劑中作為乳化劑。如Walker.T.O等人就是用13～15%的石油磺酸鹽及松香酸的鈉鹽作為潤(rùn)滑劑的乳化劑，乳化70～82%的石油烴。

（3）濾失控制劑

將木質(zhì)素磺酸鹽和其它聚合物相配伍可用作鉆井液濾失控制劑。如將木質(zhì)素磺酸鹽與聚氧乙烯聚合物相配可作為鉆井液的降濾失劑。盡管木質(zhì)素磺酸鹽本身在的降失水作用較少，但它和增粘的聚合物降失水劑配合使用，不但可降失水，且可稀釋、分散、阻止聚合物的絮凝。

3．油井的酸化

在酸化中磺酸鹽表面活性劑主要用于活性酸、乳化酸和泡沫酸等。如在酸中加入烷基磺酸鈉（R：R12~C18）用作為緩速劑，用量0.1%～4%配成活性酸可于酸與巖石反應(yīng)速度降低，提高酸化效果[21]。將水、氯仿、石油磺酸銨和鈉鹽（當(dāng)量200～550）、二異丁基氧基乙氧基二甲基芐基氯化銨與酸等配合可制成具有觸變性的粘性乳化酸用于酸化。將酸與氮?dú)?、CO2等氣和非離子表面活性劑與磺酸鹽類(lèi)表面活性劑和水溶性聚合物一起配合可制成泡沫酸，其磺酸鹽類(lèi)表面活性劑主要作為起泡劑，常有的為長(zhǎng)鏈烷基磺酸鹽，用量為酸液的0.1～5%。

4．重油的輸送和開(kāi)采

用管道輸送重油的困難在于其流動(dòng)性差和粘度高。而降低統(tǒng)經(jīng)管道的油流阻力向稠油管引入大量的水，使水和油形成水包油乳化液的改進(jìn)重油流動(dòng)性的輸送技術(shù)是一種較新重油輸送方法。烷基磺酸鹽由于使形成的乳化液具有低粘、耐鹽而被應(yīng)用于重油輸送作為乳化劑。所適用的烷基磺酸鹽的R可是直鏈的或支鏈的，并且具有5～25個(gè)，最好為8～14個(gè)碳原子，且是鈉、鉀或銨的鹽。

5.固進(jìn)

木質(zhì)素磺酸鹽是用于油井固井中為數(shù)很少的幾種表面活性劑中最常用的一種表面活性劑。國(guó)內(nèi)外均將它作為水泥的分散劑和緩凝劑。它不但具有減阻分散作用，而且具有緩凝作用，同時(shí)也具有輕微的降失水作用。

（1）分散劑

木質(zhì)素磺酸鹽能有效地改善水泥漿的流動(dòng)性，可能漿體在較低的回流速率下達(dá)到紊流固井起到分散劑的作用而得到固井工作者的廣泛研究和應(yīng)用。如美國(guó)哈里伯頓（Halliburton）公司的HR-4，HR-5和休斯公司的R-5、R-12L和我國(guó)的FCLS、UC等減阻分散劑就是木質(zhì)素磺酸鹽。在固井中所用的主要是木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺鈣和鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽。摻量一般為水泥重量的0.05%～2.0%。

（2）緩凝劑

木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)是油井水泥中最常用的緩凝劑。多用于淺井，溫度范圍200～300℉。與酒石酸等有機(jī)化合物混合可用于高溫學(xué)會(huì)蠅。如哈里伯頓公司的HR-20，道威爾（Dowell）公司的D-99等就是木質(zhì)素和硼砂的混合物，用于極高溫度的超深井。

木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)作為油井水泥的分散劑和緩凝劑具有使用時(shí)加量的要領(lǐng)不十分嚴(yán)格，無(wú)反?，F(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，但也具有易發(fā)泡而影響水泥性質(zhì)等缺點(diǎn)，故常和消泡劑一起使用。這尖表面活性劑用于油井水泥由于具有摻量少，效果好、經(jīng)濟(jì)，與各種水泥具有很好的相容性等特點(diǎn)而成為研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用最多的油井水泥分散劑和緩凝劑。

6  防腐

磺酸鹽表面活性劑作為油溶性緩蝕劑是用得最早和最多的。主要是烷基磺酸鹽和石油磺酸鹽等。其中石油磺酸鹽與鈣鹽和鋇鹽為主。其磺化方法是用10~20%掃煙硫酸多次磺化，再將它制成鹽。這類(lèi)石油磺酸鹽要求當(dāng)量在400以上，它對(duì)金屬有良好的防潮和抗鹽霧性能。防腐的作用主要是形成吸附層而進(jìn)行的。

木質(zhì)素磺酸鹽一般沒(méi)有防腐作用。但它的堿金屬鹽褐、單寧等一起加入水基泥漿，可形成一種具高度穩(wěn)定性而無(wú)腐蝕性的水基鉆井液體。

7  其它

（1）隔離液

用亞硫酸紙漿廢液中的木質(zhì)素磺酸鹽和油酰胺一起使用可與淡水、烴類(lèi)形成一種乳化液作為隔離。這種隔離液具有高穩(wěn)定無(wú)污染的特點(diǎn)。

（2）地層預(yù)處理

將水溶性木質(zhì)素磺酸鹽及水溶性硅酸鹽的水溶液注入地層的高導(dǎo)電帶可對(duì)地層進(jìn)行預(yù)處理。這種處理液中含有2～10%的木質(zhì)素磺酸鈉或銨。

（3）泡沫堵水

將水、表面活性劑和水稠化劑聚合物氮?dú)獾纫黄鹣嗯?，可形成泡沫用于堵水。其中的表面活性劑是非離子和陰離子活性劑所組成。而石油磺酸鹽和硫酸鹽混合物就是最適合的陰離子表面活性劑。這種泡沫用于堵水不但對(duì)地層傷害小，且具有很高的粘度。

三、結(jié)束語(yǔ)

磺酸鹽類(lèi)陰離子表面活性劑在石油工業(yè)中是研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用最我的一類(lèi)表面活性劑。特別是石同磺酸鹽和木質(zhì)素磺酸鹽是油田中用量最大的表面活性劑。前者已是提高采收率中不可缺少的化學(xué)劑之一。后者在鉆井液和固井水泥漿中作為優(yōu)良和常用的減阻劑而得到開(kāi)發(fā)。正是由于木質(zhì)素磺酸鹽在石油工業(yè)中的這種應(yīng)用才使木質(zhì)素磺酸鹽得到了發(fā)展，也使約漿廢液變廢為寶。不但減少了廢液的排放對(duì)環(huán)境特別是江河水的污染，而且通過(guò)制取木質(zhì)素磺酸鹽創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用價(jià)值。

目前，從頭正在嘗試將石油磺酸改性以提高它在石油工業(yè)應(yīng)用中的耐溫、抗鹽性。如將石油酸鹽改性以擴(kuò)大使用范圍。如將木質(zhì)素磺酸鹽與丙烯酸鹽聚合制成共聚物用于鉆井絮凝等。

木質(zhì)素磺酸鹽特別是鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽在鉆井中的大量應(yīng)用也使人們認(rèn)識(shí)到由于用紙漿廢液制造的木質(zhì)素磺酸鹽含有紅礬等而毒性大。對(duì)于農(nóng)田和含有地下水、海洋中的油井使用可造成環(huán)境污染。為此目前除在河流周?chē)挠途盟猓藗冋趯⑺男砸灾圃鞜o(wú)毒的鉆井液減阻降粘劑。如將木質(zhì)素磺酸鈣去鈣，然后與栲膠接權(quán)可制成無(wú)毒的鉆井液降粘劑等。

盡管鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽在鉆井中的應(yīng)用受到油井區(qū)域的限制，但仍然作為有效的用量大的鉆井泥漿減阻分散劑。僅一個(gè)中型油田鉆井每年就用2000噸。全國(guó)油田每年用于鉆井的就有2～3萬(wàn)噸，隨石油工業(yè)中環(huán)保的發(fā)展，人們會(huì)改進(jìn)其生產(chǎn)過(guò)程和開(kāi)發(fā)不含毒性鉻離子的有好的分散作用的其它木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)表面活性劑。