表面活性剂在油气田开发中的作用机制与应用

尉振业，杨昌华，2，成鹏飞

1.西安石油大学石油工程学院，陕西西安 710065；2.西部低渗-特低渗油藏开发与治理教育部工程研究中心，陕西西安 710065

非常规油气田的开发在我国占据重要地位，大多数学者认为，油气田的采收率与二次采油和三次采油所采取的措施相关，因此，对提高采收率的方法研究往往集中在如何提高二次采油和三次采油的最终收率方面。然而，决定最终采收率高低的因素是复杂的，不仅涉及二次采油和三次采油所采取的提高采收率方法，还与油气井固井与完井的质量息息相关。表面活性剂，指的是具有特定亲水和亲油基团，在溶液的表面能定向排列，使得界面张力（IFT）发生改变的一类物质，它作为一类常见的油田化学试剂，在油气田开发、开采等诸多环节具有不可替代的作用。基于表面活性剂同时具有亲水和亲油的性质，其在石油行业衍生出一系列不同种类和功能的化学添加剂，用以解决一系列涉及油水界面和气液表面的问题，涵盖了钻井完井、注水开发、三次采油这三大油气田开发领域中的诸多环节。因此，本文从整个油气田开发的角度，根据表面活性剂在固井完井、注水开发和三次采油三个阶段中解决的实际问题，综述了表面活性剂在油气田开发领域中的应用和机制，并对其目前存在的问题和未来发展的方向做出一定的评价。

1 钻井完井添加剂

由于钻井过程中钻遇地层的复杂性，钻井液不仅要满足压井、清洗井底、传递能量等一系列常规任务，还需要根据不同的实际情况具有不同的特殊性能。因此，为顺利完成钻井工作，钻井液不仅需要有常规的配浆水和配浆土，还需要各种处理剂和添加剂。

1.1 稳定剂

当钻遇高含盐地层时，钻井液与高矿化度的地层水接触，使得钻井液内部离子平衡遭到破坏，钻井液原有处理剂和添加剂性能受到一定的影响，更严重的情况可能会导致“盐析”现象的产生，造成卡钻等事故。稳定剂的目的是改善钻井液和完井液在地层盐水影响下的稳定性，使得其他处理剂和添加剂能够正常工作。其主要作用机理为：带有等量阴、阳离子电荷的表面活性剂在高盐溶液中会呈现出特殊的“反聚电解质效应”［1-2］，即盐浓度越高，分子尺寸越大，正负电荷基团间形成的盐键被小分子盐破坏，高分子-溶剂相互作用能力增强，分子链变得较自由，而不容易产生蜷缩聚结。同时师小娟等［1］研究发现，不同浓度的盐离子对于甜菜碱型表面活性剂的吸附具有一定的影响，如图1 所示。由图1 可知：随着溶液中Ca2+浓度的增大，表面活性剂分子吸附剂角度逐渐增大，固体表面所吸附的分子数量与浓度先增后减，活性剂分子与固体表面的相互作用能也随之呈现先降低后升高的情况。因此，一定的溶液矿化度有益于表面活性剂的吸附作用。葛际江等［3］对十二烷基二甲铵基羟磺基甜菜碱表活剂进行热稳定性研究后发现，其在110 ℃高温下依旧具有长期的热稳定性，通过色谱分析发现，高温下酰胺基发生水解是其失活的主要原因。

图1 盐离子浓度依次增大的甜菜碱表面活性剂吸附方式［1］

1.2 防膨剂

当钻遇黏土矿物含量较高的地层时，为防止膨润土遇钻井液中的水而发生膨胀，导致缩径卡钻、井壁坍塌等一系列井下事故的发生，需要在钻井液中加入黏土稳定剂，即防膨剂［4］。防膨剂主要采用阳离子型双子表面活性剂（具有两个对称的亲水基团），包括铵盐类、季铵盐类和吡啶盐型表面活性剂等。其主要作用机制为阳离子表面活性剂通过静电作用吸附在黏土矿物表面，并中和其负电性，从而防止水分子进入黏土矿物层间，减少黏土矿物的膨胀［4-5］。此外，还可以通过氢键作用与静电力作用吸附微粒、抑制微粒运移以达到防止土体膨胀的作用，通过扫描电镜（SEM）图像能够直观体现这一作用效果［5］，如图2所示。

图2 防膨剂作用前后孔喉结构SEM图像［5］

由图2 可知：防膨剂作用前，含有膨润土的孔喉在水驱过后产生的微小颗粒运移使得孔喉结构被破坏，渗透率降低；而防膨剂处理后的孔喉经过水驱后依旧具有清晰的孔喉结构，说明防膨剂确实对膨润土具有良好的抑制作用。

另一方面，阴离子表面活性剂同样具有吸附作用，但由于其电性与黏土矿物相同，存在静电斥力，因此防膨效果不如阳离子表面活性剂，但其能使黏土酸化，从而起到将絮凝的黏土矿物分散与提高渗透率的作用［5］。

1.3 润滑剂

在钻进过程中，钻柱与钻头常常浸泡在钻井液中，两者存在固液界面，因此在钻进过程中钻柱与钻井液、钻头与钻井液之间会产生一定的摩擦阻力。当钻井液黏度或密度增大时，界面膜的强度进一步增加，摩擦阻力也将随之增加。过大的摩擦阻力一方面对钻头钻进的能量产生消耗，另一方面也会影响钻头和钻柱金属表面的光滑度，导致钻头和钻柱的腐蚀加快。在钻井液中加入表面活性剂，能够有效缓解这种腐蚀，这是因为表面活性剂通过吸附作用在二者之间形成一层薄膜［6-7］，通过降低接触面的IFT 来减少钻柱和钻头以及钻井液间的摩擦并缓解由摩擦带来的机械损耗。然而，单一体系和减阻机制对降低摩擦阻力的效果是有限的，通过对体系的复配、多种减阻机制的互相配合来达到更好的减阻效果［8］，其主要结构如图3所示。

图3 复配体系吸附结构示意［8］

该复配体系的主要作用机制分为两部分，一方面，胶团在表面活性剂的作用下平行吸附于摩擦面且易于剪切，实现优异的减摩效果；另一方面，梭形薄片状的CaCO3微纳米粒子可以抑制表面微凸体之间的直接接触，减少黏着磨损与磨粒磨损，从而发挥极压作用并显著改善表面质量［8］。

1.4 分散剂

分散剂主要应用在油井水泥方面，油井水泥属于加塑性流体，具有黏度大、流动性差的特点，所以油井水泥浆往往存在注入困难的问题。一般来说，在水泥浆中加入分散剂可改善水泥浆的注入性能。分散剂的作用机制包括两方面，一方面，通过分散、湿润、润滑引气等作用使水泥颗粒在不同程度上进行分散，降低水泥浆的黏度并提高其流动性，便于水泥浆的紊流注入；另一方面，改变水泥孔隙的微观结构，减少大孔隙的同时生成大量微孔，进而减少水泥浆中的气体含量，使得水泥结构更为密实，提高固井质量。分散剂多用阴离子表面活性剂，如木质素类分散剂，其基本结构为苯丙烷构成的网状天然高分子，广泛存在于自然界中，但天然木质素在水中的溶解度有限，需要经过一定的改性后才能作为分散剂使用。Hopa等［9］通过磺基丁基化和磺甲基化反应生成电荷密度相似但烷基链长度不同的一系列磺基烷基化木质素衍生物，结合室内评价实验发现了两种木质素衍生物在中性pH 条件下均能很有效地分散高岭土颗粒，但在碱性条件下其性能将受到限制。

1.5 增黏剂

为保证钻井液满足流变性与黏度要求，有效清洗并携带井底碎屑，并在一定程度上降低钻井液的滤失量，需要在其中添加增黏剂来提升黏度。增黏剂，也叫稠化剂，通常增黏剂为高分子聚合物，如天然植物高分子胍胶、生物高分子黄原胶以及人工合成高分子水解聚丙烯酰胺（HPAM）等已经在油田上广泛应用，但天然高分子材料耐温较差，人工合成高分子又面临降解困难，存在环境污染的问题。因此，张琰［10］通过在溶液中添加大量表面活性剂，达到临界胶束浓度（CMC）后，表面活性剂将以“蠕虫”状胶束存于溶液中，能够有效增加溶液的黏度，Gao 等［11］进一步在溶液中加入一定量的纳米颗粒，即可得到具有较高黏度的类交联胶束体系，如图4所示。

图4 类交联胶束结构示意［11］

胶束自身由大量表面活性剂的疏水基团聚合而成，且具有一定的分子量，在纳米颗粒的类交联作用下，能够形成一定的空间网络结构，从而有效提高溶液黏度。此外，由表面活性剂胶束构成的高分子比聚合物更加容易降解，只需增加溶液中溶剂的用量，破坏CMC 平衡，构成胶束的表面活性剂分子就会重新溶解到溶液中，“蠕虫”状胶束结构随之被破坏。通过对CMC 平衡的不断改变，能够有效控制体系的黏度，使得该体系具有可重复利用、绿色环保的优势。吴珂等［12］在体系中加入有机酸对表面活性剂进行改性后发现，有机酸不仅能够降低CMC 和IFT，还能起到改善“蠕虫状”胶束性态的作用，从而进一步增大胶束的分子量，增加溶液的黏度。

1.6 存在问题与发展趋势

选用添加剂时应当考虑不同添加剂间的合理复配，如使用增黏剂增加钻井液黏度的同时也会一定程度上增加钻具与钻井液间的摩擦阻力，此时可考虑加入一定量的润滑剂来平衡黏度增加带来的弊端。同时应当注意添加剂与钻井液体系及地层流体的配伍性，如当采用防膨剂时，需要考虑原有钻井液体系与地层水中的离子组成，防止由于高络合离子作用的存在导致防膨剂无法与黏土矿物结合而失效。

为避免上述钻井液设计过程中存在的盲目性，智能钻井技术［13］逐渐受到越来越多的学者关注，也是未来钻井液发展的重要方向之一。该技术可自行对井下温度、压力及磁场等物理参数进行识别，并能够对钻井液体系内部的矿化度、pH以及密度、黏度等物化性质进行判断，同时借助大量临井钻井及生产数据，对储层及地质构造进行全面分析，再将上述全部信息由中央处理器进行处理，结合5G、大数据、人工智能等前沿技术，对钻井液体系进行全方位、多层次的筛选与评价，最终得到具有最佳效能的钻井液体系。

2 注水开发添加剂

我国油田大多属于地层能量较匮乏、无法自喷采油的情况，注水开发在我国油田提高采收率方面有着重要作用。我国油田25%～40%的原油在注水开发过程中被采出，同时，注水开发也面临着一系列问题，最主要的是如何扩大注水波及体积和提高洗油效率，前者通过调剖堵水的工艺实现，而后者需要通过注入表面活性剂对界面张力和润湿性进行改善［14］。同时，在地面工程中，随着注水开发的进行，采出油的含水率逐渐增高，油水混合物经过管线与喷嘴的高速剪切以及前期注入表面活性剂等化学药剂的作用而生成乳状液，如何实现对乳状液的高效破乳是表面活性剂需要面对的另一个难题。

2.1 发泡剂

由于地层的非均质性，注水开发往往面对注水“指进”的问题，由于贾敏效应及重力分异作用，泡沫能对上层高渗层产生良好的封堵和控制流度效果，提高注水波及体积。泡沫属于热力学不稳定的体系，通过表面活性剂可以维持泡沫的稳定性，其机制为借助表面活性剂降低IFT 的作用，降低泡沫中气液两相间的表面张力，从而使得泡沫能够克服收缩的表面力而稳定存在［15-16］。此外，为进一步提高泡沫的稳定性，李晓枫等［17］提出一种微泡沫体系，其直径为10～100 μm，结构如图5所示。

图5 微泡沫结构示意［17］

通过气核与中间层间的表面活性剂降低IFT，维持气泡的稳定；通过添加增黏剂使中间层具有较大的黏度，减少内部气核存在的气体逸散；利用最外层的双电层电荷防止泡沫因聚并而增大比表面能导致体系不稳定。该体系通过多种机制的合理运用，显著增加泡沫的强度，并在有效控制流度的基础上，使得体系相较于常规泡沫体系具有良好的流动性，减小了泡沫的注入难度，同时还能借助泡沫的贾敏效应对大孔道进行一定程度上的封堵［17］。该体系综合了泡沫驱和泡沫防窜的一系列优点，因此微泡沫是一种具有良好发展前景的新型泡沫。

针对泡沫封堵孔喉时在储层中可能的运移情况，有学者提出两种不同的假想。一种情况是，当泡沫运移至较小的孔喉时，随着贾敏效应使得气液IFT 不断增大，增大到一定程度将会导致气泡“断裂”，并在孔喉前后分裂为两个气泡，如图6所示［18］。这是因为气泡在小孔喉中运移时，由于受到压力和毛细管力的综合作用，大的连续气泡在经过孔喉时受到类似“剪切”的力，将分散为小的不连续的气泡，这一现象可解释部分孔喉中气驱的段塞流可能逐渐演变为泡沫流的原因。

图6 小孔喉气泡运移［18］

另一种情况是，当泡沫运移到具有分支的孔喉时，若两个分支的孔径及渗透率相近，则气泡将会分别向两个较小分支运移，此时气泡受到类似“劈裂”的力，如图7 所示［18］。此时，由于孔喉半径足够小，压力和毛细管力作为运移的主要动力和阻力，而重力分异在该情形下几乎不起作用，因此泡沫驱在小孔喉中同样可以避免重力分异的作用，对位于下方的孔喉进行有效封堵［18］。

图7 分支孔喉气泡运移［18］

2.2 润湿剂

随着注水开发的进行，亲水岩石由于胶质沥青等组分的吸附，由亲水转变为亲油，越来越多的残余油吸附在其表面上而难以被水驱替，此时需要通过表面活性剂改变岩石表面的润湿性，使其由亲油重新转变为亲水，减少油滴在岩石表面的吸附，对提高洗油效率具有重要意义［19-20］。其主要作用机制分为“清洗”与“覆盖”两大类［21］。阳离子表面活性剂主要通过“清洗”岩石表面沉积的沥青等吸附物质，使得岩石恢复原来的亲水性；阴离子表面活性剂主要通过在沥青质沉积上进行吸附，“覆盖”原油亲油的沥青质沉积而使得岩石表面润湿性发生改变。Ayirala 等［22］发现，两性表面活性剂在碳酸盐岩石表面的润湿性改变效果优于非离子表面活性剂，而且当两性表面活性剂和高分子聚合物共同作用时，对润湿的影响远高于单独的表面活性剂。因为两性表面活性剂可以附着在油滴和岩石表面，使得油滴表面和岩石表面产生同性电荷而相互排斥，从而帮助油滴更快地从岩石表面剥离，剥离过程如图8所示。

图8 油滴从岩石表面剥离过程［22］

由于聚合物中含有带负电荷的磺酸基团，更容易优先吸附于碳酸盐岩表面，因此相较于单独的两性表面活性剂，加入聚合物的两性表面活性剂具有更高的ζ负电位，也更容易在原油与岩石表面间形成一层水膜，使得岩石表面润湿性的转变更为稳定［22］。

2.3 破乳剂

乳液由分散相、连续相以及乳化剂组成，通常分为油包水（W/O）型（图9（a））和水包油（O/W）型（图9（b））两类（与含水率有关，含水率较高时，为O/W 型乳液），但当油相或水相占总体积的26%～74%时，可能引起多重乳化现象，导致两种类型同时存在［23］。

图9 W/O及O/W型乳液［23］

乳液可用作调剖堵水剂，也可用作驱油剂，但注入过量的表面活性剂将会带来注水开发后期采出油水混溶乳液难以破乳的问题，因此使用表面活性剂作为破乳剂在采出水处理中有着重要地位。破乳机制可分为凝聚、合并和沉降［23］，其中凝聚的小液滴能否相互合并为大液滴是破乳的关键，这一过程需克服静电排斥力、破乳剂扩散阻力和界面膜强度。高极性的破乳剂有利于其快速到达油水界面，提高破乳效率，合适的水油度（HLB）值有利于破坏油水界面膜，促进“凝聚”过程。因此，适当增大破乳剂的极性，同时使表面活性剂具有一定的HLB 值，有利于破乳剂的高效破乳。汪庐山等［24］提出一种将聚醚主剂末端的羟基氢由氨基磺酸取代而生成硫酸脂，通过磺酸基团进一步增加主剂亲水性，在此基础上加入适当的表面活性剂，调整至最佳HLB值，即可获得高效破乳剂。

2.4 存在问题与发展趋势

由于地层的非均质性，注水开发采收率低下的原因较为复杂，单一添加剂难以有效提高采收率，因此通过不同添加剂间的复配使用、表面活性剂和高分子聚合物间的复配使用来获得效果优良的复合表面活性剂体系，是未来研究的主要趋势之一。同时，随着纳米材料的出现，通过对纳米材料进行表面修饰而得到的新型高活性纳米流体［25］在物化性质上既有表面活性剂的优点，又有如量子尺寸效应、小尺寸效应等纳米材料的诸多优势，极大拓展了表面活性剂的适用范围。目前对不同表面活性剂与纳米材料在微观层面上结合的具体作用方式和机制尚不明确，因此开展传统表面活性剂与新型纳米材料间的作用机制研究对合理应用纳米材料具有指导意义。

3 表面活性剂驱油

化学驱作为三次采油的重要组成之一，近年来被广泛用于无法直接进行注水开发的非常规油气田中。表面活性剂驱油作为一种有效降低界面张力和反转地层润湿的驱替手段，能够有效减小毛细管力，这一性质对于低渗和特低渗储层的开发有着重要意义。

3.1 表面活性剂驱油机制

针对表面活性剂驱油机制，仅仅有润湿性的改变对驱油的效果提升不大，必须结合IFT 的降低才能有效地在碳酸盐岩油藏中进行驱油［26］。目前油田应用表面活性剂最为广泛的方法是段塞式注入，即先注入一段表面活性剂，再注入一段聚合物，用聚合物保护段塞并控制流度。通过调整表面活性剂与段塞体积占孔隙体积的比例，可将表面活性剂驱油细分为稀体积法（表面活性剂2%，段塞15%～60%）和浓体积法（表面活性剂5%～8%，段塞3%～20%），前者在油水界面形成超低IFT 使得残余油流动，后者可达到CMC 使得油水两相以微乳液的形式混溶增溶，并与油水界面都形成超低IFT，使残余油流动。Borhan 等［27］研究发现，在一定体积浓度的盐水中，油水两相在表面活性剂作用下形成的微乳液会发生剪切稀释现象，表现为塑性流体，即黏度随着剪切速率的增大而不断降低，且低剪切速率下的黏度降低比高剪切速率下的黏度降低更为显著，这一性质有利于混溶后的微乳液在储层中运移。该研究还表明乳化液的存在将会使得分子和固体颗粒发生团聚，从而打破分子间的键能，使得体系黏度进一步降低，有利于扩大浓体积法的波及体积和洗油效率。因此，能够产生混溶状微乳液形态的浓体积法相较于稀体积法更能够提高表面活性剂的驱油能力。

随着对表面活性剂的不断了解和应用，人们不仅深入研究了表面活性剂的注入机制和方式，还开发出一系列具有特殊优势和潜力的表面活性剂体系，如绿色环保的生物表面活性剂、耐温耐盐表面活性剂以及表面活性剂的复配体系。

3.1.1 生物表面活性剂

生物表面活性剂主要由微生物通过代谢产生，与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有易降解、对环境危害低等优点，按照生物表面活性剂分子链的长度将其粗略分为低分子量表面活性剂和高分子量表面活性剂，低分子量表面活性剂有利于IFT 的降低，高分子量表面活性剂则可以用于乳液的合成和稳定［27］。此外，根据生物表面活性剂的构成，通常可分为4 类，如表1所示。

表1 生物表面活性剂的种类和性能比较

其中，针对脂肽和脂蛋白类阴离子表面活性剂在硬水（含有Mg2+、Ca2+等的水）中容易形成沉淀的问题，有学者通过对不同的醇类、酸以及沸石的纳米颗粒物作为复配体系，评价其对二价阳离子的耐受程度，综合比较后提出一种借助柠檬酸作为阳离子抑制剂的体系，该体系具有抑制效果好、不易生成新的沉淀且原材料价格便宜的优势。其主要作用机制为通过柠檬酸的络合作用将金属离子和柠檬酸、有机活性物质螯合在一起，成为新型螯合态有机酸盐，从而避免二价阳离子与表面活性剂直接反应形成沉淀物。此外，实验还证明柠檬酸可以有效提高表面活性剂的回收率，降低其对储层环境的污染［33］。

3.1.2 耐温耐盐表面活性剂

当遇到高矿化度地层时，离子型表面活性剂易受到地层水中盐离子的影响而失活，甚至产生沉淀物堵塞孔喉，伤害储层渗透率。在高温地层中，表面活性剂则可能由于内部化学键的断裂而失活。因此，针对高温高矿化度的储层，研究与之相匹配的表面活性剂体系具有重要意义。一般而言，高矿化度地层水对离子型表面活性剂影响更大，因此耐温耐盐表面活性剂多为非离子型表面活性剂和两性表面活性剂。

非离子型表面活性剂（APG）在水溶液中不离解，不会产生沉淀物，受溶液矿化度影响较小，因此天然具有良好的耐盐性。Chen 等［34］对不同链长的烷基链APG 进行一系列研究，发现APG 疏水链中含有的烷基数越多，APG 的疏水性能越强，其降低IFT 的能力就越强。同时，APG 不受电荷的斥力影响，可以更加紧密地排列在界面上，因而相较于其他表面活性剂，有着更低的IFT。受此原理启发，在APG 中加入一定量的十二胺（DA），使得体系获得超低IFT，其原理如图10所示［34］。

图10 0.2%APG和0.05%DA相互作用结果［34］

由于DA 分子不溶于水，可以将其插入APG所形成的胶束或界面膜上，形成更加紧密的胶束或界面膜，从而获得超低的IFT。另外，在DA 和APG 的亲水基团之间还可以形成氢键（图10 中绿色部分），使得这种结构的排列更加紧密［34］。

甜菜碱类表面活性剂作为一种典型的两性表面活性剂，在水中可以离解出阴离子和阳离子基团，阴离子基团可以与高矿化度地层水中的阳离子螯合，从而避免沉淀物的生成。Zhang 等提出了一种通过廉价的脂肪酸为原料合成甜菜碱表面活性剂的方法［35］，通过羟基丙基磺基亲水性基官能团可有效提高表面活性剂在水中的溶解度，从而具有耐温耐盐的能力。

另一方面，Yuan 等［36］指出对于高矿化度油藏，稀体积法的注入方式也能够起到良好的驱油效果。其具体作用机制由两方面组成，一方面，借助表面活性剂吸附在界面而获得超低IFT，减少原油对岩石表面的吸附力，从而使得油膜通过自动收缩而以油滴的形式通过浮力的作用被剥离；另一方面，低渗透区的残余油不仅可以通过乳化和微乳液的方法驱出，还能通过降低IFT 和改变润湿性的方法驱出，这是因为减小低渗透小孔喉中的运移毛管阻力和额外毛管阻力，使得地层中的高渗透和低渗透孔道间的运移阻力差达到平衡，最终表面活性剂进入低渗孔喉将油驱出。

3.1.3 表面活性剂复配体系

表面活性剂的复配体系主要包括表面活性剂间的复配、表面活性剂和高分子聚合物以及其他有机物或无机盐的复配。前者通过不同表面活性剂间的复配来调整体系的HLB 值，可以通过产生协同效应来降低IFT，甚至还可以降低主表面活性剂的用量和驱油表面活性剂的浓度，同时也可以在一定程度上强化表面活性剂的耐温性、耐盐性和稳定性等其他性质。后者通过表面活性剂、高分子聚合物和有机物、无机盐在地层中各自发挥其驱油作用，使得体系兼具上述几种驱油方式的优点，一种比较有代表性的体系为碱-表面活性剂-聚合物驱油体系［37］，该体系的主要作用机制可以分别从碱、表面活性剂和聚合物几个方面讨论。碱能够与地层中的原油反应产生肥皂作为一种表面活性剂，其耐盐性较低，可与耐盐性较高的合成表面活性剂复配增大体系的耐盐范围；碱的注入还能降低表面活性剂在岩石上的吸附，增大其作用效果和范围。表面活性剂的驱油机理，同前文所示，主要为降低IFT，不再赘述。聚合物可以增加体系的黏度，有利于更好地控制流度，增大波及体积；聚合物与表面活性剂在岩石表面具有吸附竞争作用［38］，也能降低表面活性剂在岩石表面的吸附；聚合物还能够起到稳定剂的作用，延缓体系内的乳液或微乳液的“聚结”作用，提高体系携油运移能力。

3.2 表面活性剂驱油存在问题及发展前景

随着非常规油气田的开发和老油田的深部开发，表面活性剂驱油面临的主要问题包括对于高温和高矿化度地层的配伍、新型多功能表面活性剂的开发以及绿色环保表面活性剂的推广应用。目前，表面活性剂驱油研究的热点主要在对现有表面活性剂的改性和新型表面活性剂的研制上，前者主要对表面活性剂体系的复配研究和对现有表面活性剂的基团修饰；后者通过将表面活性剂与高分子聚合物、纳米颗粒等不同材料进行结合，以获得具有综合驱油机制的新型表面活性剂。此外，表面活性剂的环保性和经济性等问题能否解决也是制约表面活性剂驱油能否大规模应用的关键因素。

4 结论与展望

1）当溶液中表面活性剂浓度低于CMC 时，可在溶液界面形成一层表面活性剂薄膜，通过在溶液中加入疏水基团等方法对膜进行致密化后，能够产生一系列性能更好的润滑减阻、黏土防膨、发泡和润湿添加剂。当表面活性剂浓度高于CMC时，可在溶液中形成胶束，可以通过添加适量的有机酸等调节剂来改变胶束的形状，一定程度上对溶液的黏度进行调整。

2）表面活性剂驱油效果与其亲水基团和亲油基团的组成密切相关，通过改变表面活性剂的亲水和亲油基团，能够获得与不同地层适配的体系。如对于水敏和速敏较强的储层，可以适当增加阳离子亲水基团，使表面活性剂具有驱油和黏土稳定的双重作用，降低驱油过程中额外注入添加剂产生的成本。

3）通过在表面活性剂分子结构中引入多种亲油基团和亲水基团，能够获得具有复杂综合效益的新型多功能表面活性剂。此外，将表面活性剂与高分子聚合物结合，获得能够有效控制流度的聚合物表面活性剂分子；将表面活性剂与纳米材料结合则能够获得具有纳米效应的纳米表面活性剂。在未来油田的精细化开发中，不同油田对表面活性剂分子的功能结构有不同要求，需要进一步发展更加丰富的表面活性剂体系。