综述：天然低共熔溶剂在绿色强化采油及其他油气应用中的独家可靠应用

这篇综述系统探讨了天然低共熔溶剂（NADES）作为绿色溶剂在强化采油（EOR）领域的创新应用，重点分析了其通过降低界面张力（IFT）、调控岩石润湿性和调节粘度等机制提升采收率的潜力。NADES以植物基可降解成分为原料，兼具非毒性、可定制性和环境友好性，为替代传统离子液体（ILs）和化学驱替剂提供了可持续解决方案，同时展望了其在页岩抑制、压裂液优化等油气工业中的多元化应用前景。

　　

引言

全球石油需求持续增长，传统一次和二次采油技术已无法满足需求，强化采油（EOR）技术成为关键。化学驱替法（CHEOR）因其高效性和经济性备受关注，但传统化学剂如表面活性剂和聚合物存在高毒性、环境风险等问题。天然低共熔溶剂（NADES）作为新兴绿色溶剂，由植物源性成分（如胆碱盐、有机酸、糖类）通过氢键网络形成，具有低毒性、可生物降解和可定制性等优势，为EOR提供了可持续替代方案。

NADES的化学构型

NADES由氢键受体（HBA）和氢键供体（HBD）按特定摩尔比混合而成，分为五类：离子液体型、中性糖类复合型、中性-酸性复合型、氨基酸基型和中性-碱性型。其中，胆碱氯化物（ChCl）因其低成本和无毒性成为常用HBA，而柠檬酸、葡萄糖等作为HBD可调节溶剂性质。例如，ChCl与尿素（1:2）形成的"Reline"在EOR中表现出优异的界面活性。

物理化学特性

表面性质：NADES的疏水性或亲水性取决于组分，ChCl基溶剂通常为亲水性。其表面张力（35–75 mN/m）受氢键网络密度影响，糖基NADES因氢键密集而表现出较高表面张力。
相行为：NADES的熔点低于组分纯物质，如ChCl-尿素体系的共晶点低至12°C，使其在油藏条件下保持液态。热重分析（TGA）显示，蔗糖-ChCl-水体系在200°C以上才发生分解，表明良好的热稳定性。
粘度与密度：高粘度（可达34,000 mPa·s）是NADES的主要挑战，但通过调节水含量（<50%）或温度可显著改善。例如，1,2-丙二醇-ChCl体系加水后粘度从445.9 mm²/s降至51.3 mm²/s。

在强化采油中的应用机制

润湿性调控：NADES通过氢键作用改变碳酸盐岩表面性质，将油湿表面转为水湿状态。实验显示，ChCl-柠檬酸（1:1）使白云岩接触角从110°降至60°，提升原油剥离效率。
界面张力降低：ChCl-尿素（1:2）在盐水中可将油水IFT降至0.011 mN/m，与十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）复用时进一步优化至0.5 mN/m。
粘度修饰：ChCl-甘油基NADES在稠油开采中表现突出，与蒸汽协同注入时采收率达86.2%，同时通过裂解重质组分降低原油粘度。

其他油气工业应用

页岩抑制剂：ChCl-草酸（1:1）通过静电作用抑制黏土膨胀，在160°C高温下仍保持稳定性，性能优于传统KCl抑制剂。
天然气脱水：Reline等NADES对H₂O的选择性吸收比CH₄高10倍，分子模拟证实其通过氢键优先捕获水分子。
压裂液优化：NADES增强胶束结构强度，使压裂液的粘弹性模量提升30%，同时通过降低IFT提高基质渗透率。

挑战与前景

尽管NADES具有显著优势，其高粘度、相分离等问题仍需解决。未来研究需聚焦分子相互作用机制解析、规模化制备工艺开发，以及环境毒性全面评估。新型色氨酸基NADES微乳液（TrpBF₄/U）已展现出四循环使用的稳定性，为工业化应用提供可能。通过与传统MEG抑制剂联用，NADES在天然气水合物抑制领域也表现出协同效应。

结论

NADES作为100%绿色溶剂的潜力已在实验室规模得到验证，其多功能的采油机制和低环境风险特性，为油气行业向可持续发展转型提供了关键技术路径。实现规模化应用仍需攻克工程化挑战，但无疑是未来EOR技术革新的重要方向。