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和疏水基團的重量百分比確定，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，促進泡沫的形成。

當(dāng)親水性和疏水性之間達到適當(dāng)?shù)钠胶鈺r，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，CO2密度和內(nèi)聚能增加，使CO2更疏水或更親油。這種相對疏水的CO2可以容納表面活性劑的碳氫尾鏈，并將其嵌入CO2中。由于CO2與表面活性劑分子之間的相互作用隨之增強，所以需要強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個不同區(qū)域之間由于表面應(yīng)力變化而產(chǎn)生的橫向運動。

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，本質(zhì)上為泡沫結(jié)構(gòu)提供了一種“自我修復(fù)”機制。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)域的運動，為液膜的變薄增加了一層阻力。此種表面張力的動態(tài)調(diào)節(jié)對于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最為明顯，進一步增強了泡沫的穩(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動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：

①溫度的變化會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，液膜中分子的熱運動加劇，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)溶液的臨界溫度時變得不穩(wěn)定；

⑤溫度升高會使空氣流動性增加，從而提高氣泡尺寸變化的速率，同時還會對泡沫的微觀結(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進行泡沫驅(qū)實驗，隨著溫度的升高，低質(zhì)量泡沫區(qū)的氣體流動性增加，與氣-液表面張力的降低成反比；溫度升高到80℃時，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散速率，而進一步升高溫度的不利影響主要是因為溶液黏度的降低；同時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，泡沫體系的析液半衰期隨著壓力增加而明顯增加。這是因為壓力的增加減少了泡沫內(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，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率。董文鋼等研究表明壓力小于15 MPa時，泡沫半衰期隨壓力升高增長明顯，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，兩者均會導(dǎo)致泡沫粒徑減小，析液速度降低，泡沫穩(wěn)定性增加。