微生物采油技術包括內源微生物和外源微生物技術兩種，主要利用微生物菌體（內源微生物）及其代謝產生的物質（外源微生物）共同作用來改變油藏中油-水-固三相界麵性質，最終達到提高洗油效率及擴大波及體積的目的。其中，生物表麵活性劑作為特定微生物代謝產物的一種，與化學表麵活性劑分子結構類似，包含親水基團和疏水側鏈，可通過在液-液或液-固界麵的吸附而有效降低油水界麵張力或顯著改變儲層潤濕性。此外，生物表麵活性劑生物降解性好，耐溫耐鹽性強，因此作為一種新型的驅油劑在油田開發應用中展現出巨大的應用潛力。

生物表麵活性劑作為一類特殊的表麵活性劑，其在界麵上吸附後對於油-水-固界麵性質的改變是衡量其驅油性能的重要指標。目前，常見的生物表麵活性劑包括脂肽類、鼠李糖脂類、槐糖脂類等。不同種類生物表麵活性劑的驅油特點不盡相同，如脂肽類表麵活性劑的臨界膠束濃度僅有10-5mol/L，可大幅降低水的表麵張力及油-水界麵張力；而鼠李糖脂類表麵活性劑則展現出了優良的潤濕改性能力，可將親油岩心轉變為強親水狀態，導致液-固界麵性質發生明顯變化。

潤濕性改變機理在化學驅提高采收率中的貢獻逐步獲得共識。然而，鼠李糖脂生物表麵活性劑作為良好的潤濕改性驅油劑，有關其對液-固界麵潤濕改性微觀機理的研究較少。計算模擬方法可以從分子水平研究表麵活性劑在界麵的吸附行為，進而突破傳統方法的限製，為實際應用提供理論指導。因此，本文首次將接觸角、洗油等室內實驗方法與液-固界麵自由能數學計算及分子動力學模擬方法相結合，進一步解釋分子與不同潤濕性玻片表麵間的相互作用及結合能力，明確鼠李糖脂生物表麵活性劑在液-固界麵上的潤濕改性微觀機製。

1實驗部分

1.1材料與儀器

鼠李糖脂菌液上清液（由好氧產生物表麵活性劑菌株Pseudomonas aeruginosa代謝獲得）；去離子水；濃硫酸（96%）、過氧化氫（30%），分析純，西安福晨化學試劑有限公司；甲苯、丙三醇、二碘甲烷（98%），分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；載玻片，鹽城市飛舟玻璃有限公司；勝利油田某區塊脫水脫氣原油，儲層溫度80℃下的密度為0.942 g/cm3、黏度為130.0 mPa·s。

Dataphysics OCA15型視頻光學接觸角測量儀，德國Dataphysics公司；JP-040型超聲波清洗機，深圳市潔盟清洗設備有限公司；UV-2700 220V CH型紫外分光光度計，日本東京島津公司；EZ-Pi Plus便攜式動態宅男视频在线网站，芬蘭Kibron公司。

1.2實驗方法

1.2.1親油玻片的製備

將載玻片切割成長、寬、高分別為2 cm×2.5 cm×1 mm的尺寸，並在每個玻片樣品單麵上進行標記，此麵為頂層；將玻片置於清洗過的表麵皿內。用食人魚溶液（體積比為3∶1的96%的濃硫酸和30%的雙氧水）清洗玻片，浸泡1 h。將表麵皿裏的食人魚溶液緩慢倒入大量水中，用去離子水將表麵皿中的玻片清洗3次，再加入去離子水，將表麵皿用密封膜密封，放入超聲波清洗機中超聲5 min，表麵用去離子水反複清洗，得到親水玻片。將親水玻片用高速空氣流吹幹，滴加定量原油，使原油在玻片表麵均勻鋪開，將試片置於60℃烘箱中7 d，得到親油玻片。將親油玻片置於甲苯中超聲3次，每次10 min。用去離子水將殘餘甲苯衝洗後自然烘幹，儲存在用密封膜封口的表麵皿中。

1.2.2接觸角的測定

用去離子水配製質量分數為1%～10%的鼠李糖脂溶液，隨後將親油玻片分別浸泡於去離子水和鼠李糖脂溶液中0.5～12 h。采用靜滴法考察濃度、作用時間等因素對親油玻片潤濕性的影響。用視頻光學接觸角測量儀測定去離子水在經不同溶液、不同濃度、不同作用時間處理後的玻片上的接觸角，每組實驗重複5次，取平均值。

1.2.3洗油實驗

參照中國石化集團勝利石油管理局企業標準Q/SH1020 1518—2013《油層清洗劑通用技術條件》，配製人造油汙，繪製標準曲線，采用紫外分光光度計測量不同濃度條件下鼠李糖脂溶液的洗油砂能力。通過標準中的洗油率公式計算鼠李糖脂溶液的洗油能力。

1.2.4黏附功的計算

參照石油天然氣行業標準SY/T 5370—2018《表麵及界麵張力測定方法》中的旋轉滴法，采用界麵張力儀測定30%鼠李糖脂溶液與原油間的界麵張力。測試溫度為（80.0±0.1）℃，轉速為8000 r/min，測試時間30 min。然後，將親油玻片分別浸泡在去離子水和30%鼠李糖脂溶液中12 h，測定親油玻片表麵的水相接觸角，按照式（1）計算黏附功］。

式中，WSL為水-油-固體體係中油在固體表麵的黏附功，mJ/m2；γow為油水界麵張力，mN/m；θ為水-油-固體體係中水在固體表麵的接觸角。

1.2.5黏附功因子、界麵張力因子和潤濕性因子的計算

基於前述實驗方法得到不同條件下的油水界麵張力及接觸角，按式（2）—式（4）分別計算界麵張力因子Eγ、潤濕性因子Eθ、黏附功因子E。

式中，γ1為30%鼠李糖脂溶液與原油間的界麵張力，mN/m；γ0為去離子水與原油間的界麵張力，mN/m；θ1為30%鼠李糖脂溶液在親油玻片表麵的接觸角，°；θ0為去離子水在親油玻片表麵的接觸角，°。