一、實用磺酸鹽類的特性

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，它一般是用發煙硫酸、三氧化硫以及硫酸處理高沸點石油餾分，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，磺酸部分大都是連接在芳香環的一個碳原子上，少量存在于石油餾分中的脂芳族與脂環族烴中。石油磺酸鹽主要有石油磺酸鈣、銨、鋰等。并區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構，但其磺化反應還是可寫為：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、烷烴氫過氧化物與亞硫酸氫鈉反應竺。但現工業生產上均采用直鏈烷烴的磺氧化方法來制備：

RCH2CH3+SO2+1/2O2→RCH（SO2OH）CH3→RCH（SO3Na）CH3由于此反應是以自由基引發來進行的，所以在工業中常為通過添加醋酸酐或水來控制整個反應過程的關鍵中間體過磺酸，以使生成烷基磺酸。引發可通過引發劑：臭氧、過氧化物等、也可用紫外線或r-射線等。

這類磺酸鹽具有極好的水溶性，潤濕力和除油力，發泡力較低，且毒性小。

1．  木質素磺酸鹽

油田常用木質素磺酸鹽有：木質素磺權鈣、鈉、鉀和鐵鉻木質素磺酸鹽等。將亞硫酸氫鈣法制低漿的廢液中加入石灰乳，可使木質素磺酸鹽以堿式木質素磺酸鈣沉淀出來。再用硫酸酸化使變成可溶性的木質素磺酸鈣。將可溶的木質素磺酸鈣用碳酸鈉進行鹽基置換制成木質素磺酸鈉。將造紙廢液濃縮，在60～80℃時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品。鐵鉻木質素磺酸鹽是木質素磺酸鐵，木質素磺酸匐及水抽素磺酸鈉的混合組成物。

二、在油田中的應用進展

1．提高原油采收率

磺酸鹽類表面活性劑是為數不多的用于強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準：（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化采油的表面活性劑的方法：（1）測定油-表面活性劑水溶液界面上的界面張力；（2）顯微鏡篩選；（3）驅替試驗以來，其磺酸鹽類物別是石油磺酸鹽類表面活性劑廣泛的在提高原油采收率中被開發應用。

石油磺酸鹽類表面活性劑可加入水中，形成表面活性劑水驅體系；也可和聚合物一起使用，形成表面活性劑-聚合物驅等。其作用原理是對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，油就易被驅替出來。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達因/厘米以下。通常用量為1.0～3.0%（重量），且大多數段塞由：石油磺酸鹽、水、碳氫化合物和助表面活性劑組成。

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）制成用分配系數調節的表面活性劑體系來提高原油采收率。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個碳原子，并且無論是石油磺酸鹽在注入地層的表面活性劑溶液中實質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用表面活性劑驅油技術而和較復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量低于用界面張力測試分析所推薦的平均當量，都將會取得最好的結果。一般石油磺酸鹽的當量應選取為325～425，且濃度為0.1～10%（重）。

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

2．鉆井

磺酸鹽類表面活性劑在國內外大量用于鉆井，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素磺酸鹽類。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素磺酸鉀的海水鉆井泥漿在井內循環，可圓滿完成鉆井作業，并且可用鉆井頁巖地層。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而得，既可起分散劑的作用，同時也是膨脹抑制劑起防膨作用。此外它們在海水中幾乎不會生成不溶性沉淀。

木質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值調整劑，碳酸鈣、淀粉等可配成一種無損害的鉆井液體；。鐵鉻木質素磺酸鹽與膨潤土、氧化鐵以及氫氧化鈉等可配成清潔井底的鉆井液；木質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粘土鉆井液，其中以木質素的鈉和鈣鹽最佳，這種鉆井液在高溫范圍內具有廣泛的穩定性和有效性，且可控制失水。

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

（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。可配制微乳鉆井液體，完井液體和修井流體等。如將1～30%的當量為359～525的活度為60～65%的石油磺酸鈉與水、烴、膨潤土和正已醇或伯戊醇混合可制成低濾失量，對錄井解釋有利的低電阻特性的鉆井液。這種鉆井液對鹽的耐受力很強，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，不但減少對地怪的傷害，而且耐溫。

石油橫酸鹽也可用于鉆井液潤滑劑中作為乳化劑。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滑劑的乳化劑，乳化70～82%的石油烴。

（3）濾失控制劑

將木質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速度降低，提高酸化效果[21]。將水、氯仿、石油磺酸銨和鈉鹽（當量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。將酸與氮氣、CO2等氣和非離子表面活性劑與磺酸鹽類表面活性劑和水溶性聚合物一起配合可制成泡沫酸，其磺酸鹽類表面活性劑主要作為起泡劑，常有的為長鏈烷基磺酸鹽，用量為酸液的0.1～5%。

4．重油的輸送和開采

用管道輸送重油的困難在于其流動性差和粘度高。而降低統經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重油流動性的輸送技術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，最好為8～14個碳原子，且是鈉、鉀或銨的鹽。

5.固進

木質素磺酸鹽是用于油井固井中為數很少的幾種表面活性劑中最常用的一種表面活性劑。國內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，同時也具有輕微的降失水作用。

（1）分散劑

木質素磺酸鹽能有效地改善水泥漿的流動性，可能漿體在較低的回流速率下達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用。如美國哈里伯頓（Halliburton）公司的HR-4，HR-5和休斯公司的R-5、R-12L和我國的FCLS、UC等減阻分散劑就是木質素磺酸鹽。在固井中所用的主要是木質素磺酸鈉、木質素磺鈣和鐵鉻木質素磺酸鹽。摻量一般為水泥重量的0.05%～2.0%。

（2）緩凝劑

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

木質素磺酸鹽類作為油井水泥的分散劑和緩凝劑具有使用時加量的要領不十分嚴格，無反常現象等優點，但也具有易發泡而影響水泥性質等缺點，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、經濟，與各種水泥具有很好的相容性等特點而成為研究開發和應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。這類石油磺酸鹽要求當量在400以上，它對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行的。

木質素磺酸鹽一般沒有防腐作用。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定性而無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素磺酸鹽和油酰胺一起使用可與淡水、烴類形成一種乳化液作為隔離。這種隔離液具有高穩定無污染的特點。

（2）地層預處理

將水溶性木質素磺酸鹽及水溶性硅酸鹽的水溶液注入地層的高導電帶可對地層進行預處理。這種處理液中含有2～10%的木質素磺酸鈉或銨。

（3）泡沫堵水

將水、表面活性劑和水稠化劑聚合物氮氣等一起相配，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地層傷害小，且具有很高的粘度。

三、結束語

磺酸鹽類陰離子表面活性劑在石油工業中是研究開發和應用最我的一類表面活性劑。特別是石同磺酸鹽和木質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劑之一。后者在鉆井液和固井水泥漿中作為優良和常用的減阻劑而得到開發。正是由于木質素磺酸鹽在石油工業中的這種應用才使木質素磺酸鹽得到了發展，也使約漿廢液變廢為寶。不但減少了廢液的排放對環境特別是江河水的污染，而且通過制取木質素磺酸鹽創造經濟和應用價值。

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

木質素磺酸鹽特別是鐵鉻木質素磺酸鹽在鉆井中的大量應用也使人們認識到由于用紙漿廢液制造的木質素磺酸鹽含有紅礬等而毒性大。對于農田和含有地下水、海洋中的油井使用可造成環境污染。為此目前除在河流周圍的油井禁用它之外，人們正在將它改性以制造無毒的鉆井液減阻降粘劑。如將木質素磺酸鈣去鈣，然后與栲膠接權可制成無毒的鉆井液降粘劑等。

盡管鐵鉻木質素磺酸鹽在鉆井中的應用受到油井區域的限制，但仍然作為有效的用量大的鉆井泥漿減阻分散劑。僅一個中型油田鉆井每年就用2000噸。全國油田每年用于鉆井的就有2～3萬噸，隨石油工業中環保的發展，人們會改進其生產過程和開發不含毒性鉻離子的有好的分散作用的其它木質素磺酸鹽類表面活性劑。