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第五章 乳状冲洗液 小口径金刚石钻进要求开高转速，对冲洗液的润滑性提出了高的要求。解决这一问题的方法有三种： (1)使用水包油乳状液(又称为乳化液)作为冲洗液； (2)使用润滑性好抹润滑脂的方法。 我国目前用得最多的是乳状液，表面活性剂水溶液(润滑冲洗液)也在大力推广，涂润滑脂的方法有时采用。 为了应用好乳状液和表面活性剂水溶液，必须对表面活性剂有一个比较全面的了解， 第一节 表面活性剂 一、概 述 表面活性剂是指那些加量很少就能大大地降低表面张力的化合物。 物体相界面(液-液、液-固、液-气)之间的张力统称为界面张力，其中液-气界面之间的张力叫做表面张力。 如温度20℃时，水的表面张力为72.75达因／厘米，加入少量(0.01 ~0.1％) 表面活性剂后，水的表面张力可降到25~30达因／厘米， 而水油界面张力可降低到l达因／厘米以下。 表面活性剂用途广泛，如采油、农药、纺织印染、金属净洗、浮选、建筑、电镀、机械加工、印刷、皮革、造纸、造船、炼油、橡胶、塑料、油漆、涂料、食品、医药、日用化工及地质钻探、石油钻井…等事业中均得到应用。 乳化剂、发泡剂、消泡剂、分散剂、絮凝剂、减摩润滑剂等，均在钻井中广泛采用，它们中许多都属于表面活性剂。 表面活性剂在溶液中的特性是什么呢？表面活性剂最显著的特性是具有亲水端和亲油端的两亲结构。且其分子基本上是线状，亲油端为一定长度(8 ~ 20个碳原子)的碳链(部分有碳环)，亲水端是一些能电离或不能电离的极性基。图5-l是阴离子活性剂烷基碳酸钠和非离子活性剂聚氧乙烯烷基醇醚的分子在水中的状况。 亲油基又叫憎水基，它能与油或空气相连接，而亲水基能与水分子相连接。根据亲水基的不同，表面活性剂分为： (1)离子型表面活性剂：阴离子型、阳离子型及两性表面活性剂， 〔2)非离子型表面活性剂。 1、阴离子型表面活性剂 阴离子型表面活性剂是表面活性剂分子的亲水基电离出阳离子后，以阴离子和活性剂的碳链亲油基R相连接的一种活性剂。 阴离子表面活性剂是应用最广泛的一种活性剂，它有乳化、发泡等作用。由于它只含一个官能团，因此不易与粘土颗粒相吸附，不能作为粘土的分散剂和稳定剂。 2、 非离子表面活性剂 非离子型表面活性剂不能电离出离子 其乳化、发泡等性能都很好， 3 、阳离子表面活性剂 阳离子活性剂电离出的是阴离子，阳离子与亲油基相连。阳离子活性剂具有抗硬水的优 点，并同样具有乳化、润滑等性能，可以用来配制乳状液。 4 两性活性剂 两性活性剂一般是指同时具有阳离子和阴离子活性剂。即在酸性溶液中呈阳离子性质，在碱性溶液中呈阴离子性质。 二、阴离子型表面活性剂 阴离子表面活性剂是表面活性剂分子的亲水基电离出阳离子后，以阴离子和活性剂的碳链亲油基R相连接的一种活性剂。如前图5—1烷基磺酸钠分子的亲水基是磺酸钠，在水中可电离出阳离子一钠离子，剩下磺酸基 与碳链R相连接。 阴离子表面活性剂是应用最广泛的一种活性剂，它有乳化、发泡……等功用。 由于它只含一个官能团，因此不易与粘土颗粒相吸附，不能作为粘土的分散剂和稳定剂。而许多泥浆处理剂也可算作阴离子型活性剂，但它们都是结构较复杂的多官能团化合物，容易和粘土颗粒相吸附。 阴离子活性剂能耐碱性，能在pH值较高条件下工作(但pH值太高时，会影响润滑性)。它在水中的溶解度是随温度上升而增加的。缺点是它易受阳离子影响而减效(被沉淀、络合等)。 阴离子活性剂可分为羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐(硫酸酯盐)和磷酸盐（磷酸酯盐）等四类，目前用得较多的是前三类，现分述如下。 (一)羧酸盐 羧酸盐的特点是亲水基是羧酸盐，如羧酸钠、钙、镁……盐。 羧酸钠盐等一价盐可溶于水，其乳化、减摩润滑等作用较好，可作为水包油乳化剂。 它和许多矿物及钢表面有良好的吸附，但易受钙、镁等高价阳离子置换成为不溶于水的二价盐，使它失去水包油乳化剂的作用。 羧酸钙、镁等高价盐不溶于水，可作为油包水乳化剂等用。 依亲油基即碳氢链的不同，羧酸盐又可分为许多品种，常