微生物采油技术包括内源微生物和外源微生物技术两种，主要利用微生物菌体（内源微生物）及其代谢产生的物质（外源微生物）共同作用来改变油藏中油-水-固三相界面性质，最终达到提高洗油效率及扩大波及体积的目的。其中，生物表面活性剂作为特定微生物代谢产物的一种，与化学表面活性剂分子结构类似，包含亲水基团和疏水侧链，可通过在液-液或液-固界面的吸附而有效降低油水界面张力或显著改变储层润湿性。此外，生物表面活性剂生物降解性好，耐温耐盐性强，因此作为一种新型的驱油剂在油田开发应用中展现出巨大的应用潜力。

生物表面活性剂作为一类特殊的表面活性剂，其在界面上吸附后对于油-水-固界面性质的改变是衡量其驱油性能的重要指标。目前，常见的生物表面活性剂包括脂肽类、鼠李糖脂类、槐糖脂类等。不同种类生物表面活性剂的驱油特点不尽相同，如脂肽类表面活性剂的临界胶束浓度仅有10-5mol/L，可大幅降低水的表面张力及油-水界面张力；而鼠李糖脂类表面活性剂则展现出了优良的润湿改性能力，可将亲油岩心转变为强亲水状态，导致液-固界面性质发生明显变化。

润湿性改变机理在化学驱提高采收率中的贡献逐步获得共识。然而，鼠李糖脂生物表面活性剂作为良好的润湿改性驱油剂，有关其对液-固界面润湿改性微观机理的研究较少。计算模拟方法可以从分子水平研究表面活性剂在界面的吸附行为，进而突破传统方法的限制，为实际应用提供理论指导。因此，本文首次将接触角、洗油等室内实验方法与液-固界面自由能数学计算及分子动力学模拟方法相结合，进一步解释分子与不同润湿性玻片表面间的相互作用及结合能力，明确鼠李糖脂生物表面活性剂在液-固界面上的润湿改性微观机制。

1实验部分

1.1材料与仪器

鼠李糖脂菌液上清液（由好氧产生物表面活性剂菌株Pseudomonas aeruginosa代谢获得）；去离子水；浓硫酸（96%）、过氧化氢（30%），分析纯，西安福晨化学试剂有限公司；甲苯、丙三醇、二碘甲烷（98%），分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；载玻片，盐城市飞舟玻璃有限公司；胜利油田某区块脱水脱气原油，储层温度80℃下的密度为0.942 g/cm3、黏度为130.0 mPa·s。

Dataphysics OCA15型视频光学接触角测量仪，德国Dataphysics公司；JP-040型超声波清洗机，深圳市洁盟清洗设备有限公司；UV-2700 220V CH型紫外分光光度计，日本东京岛津公司；EZ-Pi Plus便携式动态表面张力仪，芬兰Kibron公司。

1.2实验方法

1.2.1亲油玻片的制备

将载玻片切割成长、宽、高分别为2 cm×2.5 cm×1 mm的尺寸，并在每个玻片样品单面上进行标记，此面为顶层；将玻片置于清洗过的表面皿内。用食人鱼溶液（体积比为3∶1的96%的浓硫酸和30%的双氧水）清洗玻片，浸泡1 h。将表面皿里的食人鱼溶液缓慢倒入大量水中，用去离子水将表面皿中的玻片清洗3次，再加入去离子水，将表面皿用密封膜密封，放入超声波清洗机中超声5 min，表面用去离子水反复清洗，得到亲水玻片。将亲水玻片用高速空气流吹干，滴加定量原油，使原油在玻片表面均匀铺开，将试片置于60℃烘箱中7 d，得到亲油玻片。将亲油玻片置于甲苯中超声3次，每次10 min。用去离子水将残余甲苯冲洗后自然烘干，储存在用密封膜封口的表面皿中。

1.2.2接触角的测定

用去离子水配制质量分数为1%～10%的鼠李糖脂溶液，随后将亲油玻片分别浸泡于去离子水和鼠李糖脂溶液中0.5～12 h。采用静滴法考察浓度、作用时间等因素对亲油玻片润湿性的影响。用视频光学接触角测量仪测定去离子水在经不同溶液、不同浓度、不同作用时间处理后的玻片上的接触角，每组实验重复5次，取平均值。

1.2.3洗油实验

参照中国石化集团胜利石油管理局企业标准Q/SH1020 1518—2013《油层清洗剂通用技术条件》，配制人造油污，绘制标准曲线，采用紫外分光光度计测量不同浓度条件下鼠李糖脂溶液的洗油砂能力。通过标准中的洗油率公式计算鼠李糖脂溶液的洗油能力。

1.2.4黏附功的计算

参照石油天然气行业标准SY/T 5370—2018《表面及界面张力测定方法》中的旋转滴法，采用界面张力仪测定30%鼠李糖脂溶液与原油间的界面张力。测试温度为（80.0±0.1）℃，转速为8000 r/min，测试时间30 min。然后，将亲油玻片分别浸泡在去离子水和30%鼠李糖脂溶液中12 h，测定亲油玻片表面的水相接触角，按照式（1）计算黏附功］。

式中，WSL为水-油-固体体系中油在固体表面的黏附功，mJ/m2；γow为油水界面张力，mN/m；θ为水-油-固体体系中水在固体表面的接触角。

1.2.5黏附功因子、界面张力因子和润湿性因子的计算

基于前述实验方法得到不同条件下的油水界面张力及接触角，按式（2）—式（4）分别计算界面张力因子Eγ、润湿性因子Eθ、黏附功因子E。

式中，γ1为30%鼠李糖脂溶液与原油间的界面张力，mN/m；γ0为去离子水与原油间的界面张力，mN/m；θ1为30%鼠李糖脂溶液在亲油玻片表面的接触角，°；θ0为去离子水在亲油玻片表面的接触角，°。