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高温条件下,常用的大分子类稳泡剂的长期稳定性差,固体颗粒因其对温度和矿化度不敏感,更具优势。颗粒稳定泡沫必须自身能吸附在液膜上,这要求颗粒具有合适的密度、合适的粒径和合适的润湿性。本文首先对8种固体颗粒的表观密度和在不同矿化度下的分散性进行测试,结果表明Si02具有相对较低的表观密度,对盐不敏感,因此对其进行接枝改性。在其表面同时接枝DTMS(十二烷基三甲氧基硅烷)和KH-560(γ-聚环氧基三甲氧基硅烷),再用NH2SO3H(氨基磺酸)对KH-560开环,引入亲水基团,使其具备“活性”结构。该结构有利于颗粒向气-液界面移动,在泡沫液膜上堆集。粒径也是影响泡沫稳定性的关键要素,因此对不同粒径Si02(Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型)采用相同方式进行改性,优化出各自稳泡性最强时的反应条件。对比可得,SiO2粒径越小,稳泡效果越好,因为颗粒越小,在界面上堆集越密集,阻止液膜泡排液能力越强。改性颗粒结构经FT-IR(红外光谱)、TG(热失重)和XRD(X射线衍射)表征,根据TG数据分析得到DTMS和KH-560分别在Ⅰ型SiO2表面的接枝率为1.00个/nm2和1.73个/nm2。同时,改性后的颗粒具有一定的表面活性,润湿接触角为71.5 °,分散稳定性得到进一步提高,且具有增黏能力。研究了颗粒浓度、矿化度、温度、老化时间和原油性质5种因素对三相泡沫基本性能的影响。温度越高,颗粒的最适浓度越大,因为升温促使吸附在液膜上的颗粒脱落,需要更多的颗粒来抵消脱附效应;最佳NaCl浓度为8%,常温下T液1/2最长可达481 s;与大分子稳泡剂相比,纳米颗粒泡沫体系在高温下长期老化后,性能变化较小,由此可体现固体颗粒在高温下的长期稳泡优势;含油量小于5%时,Si02-D-K-S-I能进一步提升含油泡沫体系的稳定性。颗粒吸附于液膜上,增强液膜稳定性,在一定浓度范围内可提升泡沫的“自修复”能力。因Si02-D-K-S-I颗粒比表面大,与岩石颗粒竞争吸附起泡剂,可明显降低起泡剂在岩石表面的吸附损失。在不同渗透率下,单岩心封堵实验结果表明,三相泡沫的封堵能力比普通泡沫强,泡沫封堵主要依靠“贾敏效应”,这与渗透率密切相关,当其为160 mD时,封堵能力最强。前期水驱只能启动级差较小的低渗层;随着级差的增加,低渗层启动越困难,当级差增大至约为12后,因为高渗层孔隙太大,即使三相泡沫体系液不能有效地封堵,此时驱替体系很难进入低渗层,对其启动作用弱。因此,泡沫防气窜在现场应用时,渗透率级差应作为油藏适应筛选的重要指标之一。