泡沫穩(wěn)定性也取決于表面活性劑的親水-親脂性平衡（HLB），HLB值由特定的分子中親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)的重量百分比確定，其范圍為1～40，非離子型表面活性劑的HLB值通常為1～20。HLB值取決于表面活性劑分子的親水性和親脂性部分的大小和強(qiáng)度。通常HLB值為3～6的表面活性劑適用于穩(wěn)定油包水（W/O）乳液，HLB值為8～18的表面活性劑可以更好地穩(wěn)定水包油（O/W）乳液。隨著HLB值的增加，表面活性劑的親水性增加，具有較高親水性的表面活性劑可以降低溶液的界面張力，促進(jìn)泡沫的形成。

當(dāng)親水性和疏水性之間達(dá)到適當(dāng)?shù)钠胶鈺r(shí)，表面活性劑分子將自身排列得更緊密，從而產(chǎn)生超厚的單層。當(dāng)在等溫條件下增加壓力時(shí)，CO2密度和內(nèi)聚能增加，使CO2更疏水或更親油。這種相對(duì)疏水的CO2可以容納表面活性劑的碳?xì)湮叉湥⑵淝度隒O2中。由于CO2與表面活性劑分子之間的相互作用隨之增強(qiáng)，所以需要強(qiáng)親水性頭部來平衡這種相互作用。因此，具有較高HLB值的表面活性劑有利于在高壓下形成CO2泡沫。如果具有超高HLB值的表面活性劑的親水性明顯高于疏水性，則表面活性劑可以被吸入水相，從而降低泡沫和液膜的穩(wěn)定性。因此，CO2泡沫的穩(wěn)定性在很大程度上取決于確定最佳HLB值。

除了上述2種CO2泡沫穩(wěn)定性原理外，Gibbs-Marangoni效應(yīng)也起著關(guān)鍵作用，這是由泡沫氣泡界面處的表面張力梯度引起的。這種梯度可以由不同的條件觸發(fā)，例如溫度和溶質(zhì)濃度，當(dāng)CO2溶于液相時(shí)尤為明顯，引起表面活性劑濃度的局部變化。Gibbs-Marangoni效應(yīng)產(chǎn)生的基礎(chǔ)是液體在2個(gè)不同區(qū)域之間由于表面應(yīng)力變化而產(chǎn)生的橫向運(yùn)動(dòng)。

例如，如果外力導(dǎo)致泡沫氣泡局部變薄，使表面積變大，則該點(diǎn)處的表面活性劑濃度將相應(yīng)下降，從而增加表面張力。這種表面張力的增加建立了一個(gè)張力梯度，誘導(dǎo)表面活性劑分子從較高濃度區(qū)域向衰竭區(qū)域移動(dòng)，本質(zhì)上為泡沫結(jié)構(gòu)提供了一種“自我修復(fù)”機(jī)制。表面活性劑分子的這種遷移伴隨著流體從較低張力區(qū)域向較高張力區(qū)域的運(yùn)動(dòng)，為液膜的變薄增加了一層阻力。此種表面張力的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)對(duì)于CO2泡沫至關(guān)重要，特別是在高壓條件和CO2在水中的溶解度較高的情況下。另外，Gibbs-Marangoni效應(yīng)在表面活性劑濃度略低于臨界膠束濃度時(shí)最為明顯，進(jìn)一步增強(qiáng)了泡沫的穩(wěn)定性。

2 CO2泡沫穩(wěn)定性影響因素

2.1 CO2泡沫穩(wěn)定性影響因素

2.1.1溫度

由于泡沫粒子的快速布朗運(yùn)動(dòng)以及溫度升高引起的泡沫黏度和臨界膠束濃度的變化，高溫環(huán)境對(duì)泡沫穩(wěn)定性有不利影響。溫度影響泡沫穩(wěn)定性主要有以下幾點(diǎn)：

①溫度的變化會(huì)改變泡沫體系的界面性質(zhì)，主要包括泡沫黏彈性、油水界面張力、表面活性劑在界面膜上的吸附。部分學(xué)者的研究表明，隨著溫度的升高，增加了表面活性劑的動(dòng)能，不利于其在氣-液界面的吸附，從而導(dǎo)致泡沫體系的表面張力逐漸增加，黏彈性模量逐漸降低，泡沫穩(wěn)定性下降；

②溫度升高會(huì)降低泡沫體系的黏度，加速泡沫的排出過程，降低體系的穩(wěn)定性；

③在高溫下，液膜中分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，液膜中的水分蒸發(fā)，加速了泡沫的粗化和析液，從而降低了泡沫的穩(wěn)定性；

④若聚結(jié)速率較快，則泡沫在溫度高于基礎(chǔ)溶液的臨界溫度時(shí)變得不穩(wěn)定；

⑤溫度升高會(huì)使空氣流動(dòng)性增加，從而提高氣泡尺寸變化的速率，同時(shí)還會(huì)對(duì)泡沫的微觀結(jié)構(gòu)有顯著影響。

KAPETAS等在砂巖多孔介質(zhì)中不同溫度（20～80℃）下使用表面活性劑AOS進(jìn)行泡沫驅(qū)實(shí)驗(yàn)，隨著溫度的升高，低質(zhì)量泡沫區(qū)的氣體流動(dòng)性增加，與氣-液表面張力的降低成反比；溫度升高到80℃時(shí)，泡沫的表觀黏度降低了50%。WANG等研究表明，在20～30℃溫度下泡沫穩(wěn)定性的降低歸因于氣體擴(kuò)散速率，而進(jìn)一步升高溫度的不利影響主要是因?yàn)槿芤吼ざ鹊慕档?；同時(shí)觀察到了起泡性與溫度之間的直接關(guān)系，溫度越高，泡沫膨脹越大。

2.1.2壓力

壓力對(duì)泡沫穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的有利影響。隨著壓力的增大，CO2內(nèi)相壓力升高，降低了液膜的氣-液界面張力，從而降低了形成泡沫所需的表面能，并提高了泡沫體系的發(fā)泡能力。同時(shí)，泡沫體系的析液半衰期隨著壓力增加而明顯增加。這是因?yàn)閴毫Φ脑黾訙p少了泡沫內(nèi)、外相之間的密度差，有利于減緩重力分異引起的泡沫析液。隨著壓力的增加，泡沫氣泡的直徑逐漸減小，形成的泡沫更致密，液膜的表面積變得更大，液膜厚度減小，析液率降低，泡沫變得更穩(wěn)定。

另外，PANDEY等的研究表明泡沫黏度會(huì)隨著壓力的增加而增加，這是由于高壓下的泡沫氣泡緊密堆積，需要更高的剪切力來使它們變形和移動(dòng)，從而形成更高的黏性體系。CO2泡沫的高黏特性有助于在EOR中的應(yīng)用，黏性泡沫可以在油藏驅(qū)油過程中提供良好的流動(dòng)率。董文鋼等研究表明壓力小于15 MPa時(shí)，泡沫半衰期隨壓力升高增長(zhǎng)明顯，大于15 MPa后增幅較小。在高壓條件下，多孔介質(zhì)比無多孔介質(zhì)更有利于穩(wěn)泡，原因是壓力升高，孔隙受壓縮其水力半徑減小，空氣與表面活性劑疏水鏈的分子之間相互作用力增強(qiáng)，兩者均會(huì)導(dǎo)致泡沫粒徑減小，析液速度降低，泡沫穩(wěn)定性增加。