随着全球工业化的不断推进，能源需求不断增加。在这种背景下，开发复杂储层中的残余油和提高现有油田的原油回收率已成为石油工业的核心挑战之一[1]。近年来，纳米技术为提高原油回收率（EOR）领域注入了新的活力[2],[3],[4]。由于其独特的尺寸和界面特性，纳米材料在EOR中受到了广泛关注[5]。目前，该领域的纳米技术主要指的是由固体纳米颗粒形成的纳米流体用于驱油，已经有多种固体纳米颗粒被用于驱油[6],[7],[8]。然而，固体纳米颗粒在驱油过程中存在堵塞孔隙的问题，这可能导致地层渗透率降低，从而阻碍原油回收率的提高[9]。因此，与传统的固体纳米颗粒相比，开发用于EOR的纳米乳液具有更大的应用潜力[10],[11]。
作为典型的纳米流体，纳米乳液是通过特定制备方法在乳化剂的作用下由两种不相溶的液体形成的液-液分散体系。其组成通常以油作为分散相，水作为连续相，并由表面活性剂稳定[12],[13],[14]。其液滴尺寸通常小于500纳米[15]。由于液滴尺寸小于可见光的波长，纳米乳液通常呈现半透明状[16]。纳米乳液具有更高的表面/界面活性、动力学稳定性和可调的流变性能。需要注意的是，纳米乳液在热力学上是不稳定的，这与微乳液明显不同[17],[18]。更重要的是，它们的尺寸与地层中微观孔隙的尺度相匹配，这使得它们能够有效渗透孔隙并充分与残余油相互作用[19]。与固体纳米颗粒驱油系统相比，纳米乳液使用液滴作为分散相，从根本上避免了由于固体颗粒聚集和沉积导致的地层堵塞风险，表现出优异的地层兼容性和应用安全性[20],[21],[22]。因此，将纳米乳液应用于EOR是一个新兴且极具前景的研究方向[23]。
目前，关于EOR的纳米乳液研究主要集中在使用传统烷烃或矿物油作为油相以及水溶性表面活性剂作为乳化剂的传统分散体系[24]。例如，吴等人[25]使用n-十二烷、Tween-20等制备了非离子表面活性剂稳定的纳米乳液，在56°C和30000 mg·L–1盐度条件下，1.0%（质量）的纳米乳液实现了53.8%的渗入回收率，这主要归因于其小液滴尺寸、超低的界面张力和润湿性改变效应。张等人[26]通过微乳液稀释法使用液态石蜡、油酸和对甲苯磺酸钠水溶液制备了纳米乳液，在75°C和39000 mg·L–1盐度的低渗透性地层中，实现了额外的17.71%的原油回收率。这种改进主要归因于小液滴尺寸、超低界面张力、润湿性改变以及在高温高盐度环境下的优异稳定性。这些研究证实了纳米乳液通过有效降低油水界面张力和改变岩面润湿性等机制实现原油驱油的可行性[25],[26],[27]。然而，传统纳米乳液中的油相主要起到溶解原油的作用，不具备显著的表面/界面活性[25]。如果油相能够具备表面/界面活性，使其同时具有溶剂和表面活性剂的功能，将有助于在油水界面实现更强的排列和吸附，从而进一步降低界面能量。此外，还可能与外层水溶性表面活性剂产生协同效应，从而提高驱油效率[26],[27],[28]。
基于这一概念，本研究重点关注油溶性表面活性剂。与研究较为广泛的水溶性表面活性剂相比，油溶性表面活性剂由于具有更强的亲脂性，与原油的相容性更好，能够更有效地渗透到油中并在油水界面发挥作用[29]。其中，油溶性非离子酰胺表面活性剂，特别是N,N-二烷基脂肪酸酰胺，分子内同时含有极性酰胺头基团和长疏水尾链[29]。极性酰胺头基团可以与水分子形成氢键，赋予一定的亲水性和界面吸附能力，而长疏水尾链在结构上类似于原油，提供了良好的油溶性[29],[30],[31]。在提高原油回收率的研究中，脂肪酸表面活性剂的应用已经相对普遍。特别是自组装脂肪酸表面活性剂由于其低成本和易于操作而受到了广泛关注。相比之下，使用自合成的油溶性酰胺表面活性剂构建功能性纳米乳液的研究相对较少[32],[33],[34]。主要原因在于油溶性表面活性剂单独在水相中分散性较差，难以自发形成高浓度稳定的乳液，这限制了它们的实际应用效果。
为了解决这一问题，本研究提出了一种创新策略：使用自合成的油溶性非离子酰胺表面活性剂N,N-二甲基油酰胺（DMOA）作为纳米乳液的功能油相。通过低能量相转化组合法（PIC）[35]，将其与水溶性表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚-9（AEO9）结合制备O/W纳米乳液。DMOA同时具有油相溶剂和表面活性剂的双重功能。其长疏水碳链结构（C18:1）与原油相似，能够高效溶解原油并在油水界面发挥作用。酰胺头基团由于氢键作用具有一定的亲水性，有助于在界面定向排列并促进原油产出。外层的AEO9层提供乳化和稳定性，进一步降低油水界面张力。本研究系统评估了该纳米乳液的液滴尺寸、稳定性、界面性能和润湿性改变化学性能。通过岩心自发渗入实验验证了其显著的驱油效果。此外，还阐明了通过降低油水界面张力和改变润湿性来协同提高原油回收率的机制。
