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烷基苯磺酸盐(HABS)和石油磺酸盐(PS)具有良好降低油水界面张力的性质,目前已经广泛应用于三次采油中,但是由于烷基苯磺酸盐和石油磺酸盐的价格相对较高,而且易污染地下水质,严重制约碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱在油田的工业化推广。因此,迫切希望采用绿色环保的表面活性剂全部或部分替代现有的烷基苯磺酸盐和石油磺酸盐。脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)是一种新型的非离子表面活性剂,具有较低的临界胶束浓度,较强的表面活性和乳化植物油能力,同时生物降解率可达99%以上,如果将其在油田中应用,将会有效减少三次采油中化学剂对环境的负面影响。为了研究脂肪酸甲酯乙氧基化物在三次采油领域应用的可行性,首先以脂肪酸甲酯和环氧乙烷为原料,以乙酸钙为催化剂,合成出具有不同烷基链长和环氧乙烷加成数(EO数)的系列脂肪酸甲酯乙氧基化物。通过核磁和红外光谱对其组成和结构进行检测和表征,分析结果表明,所合成的化合物为设想结构的化合物,纯度大于95%。以自主合成的系列FMEE为模型化合物,系统研究FMEE与不同类型油相之间的界面流变性能,揭示FMEE的链长和EO数对界面流变性能的影响机理:对于饱和碳链FMEE/煤油体系,随着链长增加,扩散变慢和疏水链间相互作用增强,导致界面扩张模量随链长增加而增加,而相角随链长的变化很小;对于不饱和链FMEE,由于不饱和链的弯曲造成界面上表面活性剂分子数量减少,界面上FMEE分子排列的比较疏松,使得C18=E5的界面扩张模量低于C16E5,而C18=E5的相角明显大于C12E5、C14E5和C16E5的相角。对具有不同EO数的FMEE/煤油体系,由于C18=E5的EO链适中,其在界面吸附的分子数最多,相邻分子之间易发生较强的相互作用,同时EO链在界面的重排会引发快驰豫过程,使得C18=E5的界面扩张模量的极值和相角明显高于C18=E3和C18=E10。对于FMEE/原油体系,由于界面膜为FMEE与原油活性组分形成的混合吸附膜,FMEE与原油活性组分在油水界面上的竞争吸附,使得界面扩张模量和相角随浓度的变化幅度低于FMEE/煤油体系,而且EO数对界面扩张模量和相角的影响呈无规则变化。以系列FMEE为研究对象,系统研究FMEE与不同类型油相之间的乳化性能,揭示FMEE的结构对乳化性能的影响规律:对FMEE/煤油体系以及FMEE/模拟原油体系,在相同FMEE浓度条件下,随着烷基链长增加,乳状液的稳定性显著增强;随着EO数的增加,乳状液的稳定性变化幅度较小。在系统研究FMEE结构对油水界面流变性能和乳化性能的影响规律和作用机理的基础上,针对不同结构的FMEE水溶液/煤油体系,建立界面流变参数与界面张力及乳状液稳定性之间的定性关系:界面扩张模量只能在低表面活性剂浓度条件下与界面张力呈现一一对应的关系,即随着界面扩张模量的增加,界面张力下降;而界面扩张相角可在所研究的1×10-7mol/L至1×10-4mol/L全部浓度范围内,与界面张力之间存在一一对应关系,即随着界面扩张相角的增加,界面张力下降。乳状液稳定性和界面扩张模量之间没有一一对应的相关性;界面扩张相角和乳状液稳定性之间在FMEE浓度低于5×10-5 mol/L时存在一一对应的相关性,也就是随着界面扩张相角的增加,乳状液稳定性也相应增加;但是在FMEE浓度高于5×10-5 mol/L以后,界面扩张相角和乳状液稳定性之间没有相关性。最后,通过系统研究FMEE与油田用烷基苯磺酸盐(HABS)以及石油磺酸盐(PS)在降低界面张力、抗吸附、乳化和驱油性能方面的协同效应,确定C14E5与烷基苯磺酸盐和石油磺酸盐间的最佳复配比例,在最佳复配比例时,C14E5/烷基苯磺酸盐/碳酸钠/2500万部分水解聚丙烯酰胺体系可比烷基苯磺酸盐/碳酸钠/2500万部分水解聚丙烯酰胺体系多提高原油采收率4个百分点以上,C14E5/石油磺酸盐/碳酸钠/2500万部分水解聚丙烯酰胺体系可比石油磺酸盐/碳酸钠/2500万部分水解聚丙烯酰胺体系多提高原油采收率5个百分点以上。以C14E5/石油磺酸盐/碳酸钠体系为基础,通过系统研究C14E5/石油磺酸盐/碳酸钠复合体系与不同类型聚合物之间在降低界面张力、乳化和驱油性能方面的协同效应,确定疏水缔合聚合物为复合体系采用最佳聚合物类型,驱油实验结果表明C14E5/石油磺酸盐/碳酸钠/疏水缔合聚合物体系可比C14E5/石油磺酸盐/碳酸钠/2500万部分水解聚丙烯酰胺体系多提高原油采收率5个百分点以上,比石油磺酸盐/碳酸钠/2500万部分水解聚丙烯酰胺体系多提高原油采收率10个百分点以上。