以CO₂作为驱油剂提高油气开采效率既能实现CO₂减排的社会效益,又能增加原油产量的经济效益,是CO₂高效利用与埋存的最佳途径之一。然而,由于CO₂的低密度、低粘度以及地层的非均质性,导致粘性指进、重力超覆、气窜的发生,使得CO₂的流度控制成为其能否高效利用的关键环节。超临界CO₂作为一种绿色溶剂能够溶解一些特定的表面活性剂,将这种表面活性剂溶解在超临界CO₂中,以气相段塞的形式注入油藏中,与油藏中的水相产生泡沫控制CO₂流度的技术称为基于气溶性表面活性剂的CO₂泡沫流度控制技术。该项技术具有良好的可注性,产生泡沫后具有较强的泡沫再生能力,并且对CO₂的重力超覆现象有较好的控制作用,使得该项技术的研究有助于拓宽CO₂泡沫的应用领域,从而为更加有效地在石油工业中开展CCUS技术提供重要的指导意义。本文首先通过Waring Blender法评价了常见的几种气溶性表面活性剂的CO₂泡沫性能,对比分析了气溶性表面活性剂与CO₂间的界面张力、CO₂泡沫的稳定性,优选得到了最佳的气溶性表面活性剂;然后利用超高压全可视PVT分析仪研究了气溶性表面活性剂/助剂/超临界CO₂体系的相行为,并通过分子动力学模拟的方法揭示了助剂与超临界CO₂分子间的作用关系,以及助剂调节超临界CO₂溶解能力的基本原理;在分析了SiO₂纳米颗粒与气溶性表面活性剂分散体系性质的基础上,通过分析颗粒与表面活性剂间的相互作用,揭示了纳米颗粒于表面活性剂协同稳泡的机理;最后,通过单岩心和并联岩心CO₂泡沫渗流实验,论证了基于气溶性表面活性剂的CO₂泡沫生成的可行性,并对比分析了表面活性剂不同注入方式的CO₂泡沫封堵性能,以及渗透率级差对基于气溶性表面活性剂的CO₂泡沫分流效果的影响。研究结果表明:优选出既能溶解在超临界CO₂中,又能产生较好性能CO₂泡沫的气溶性表面活性剂为AOT,AOT所产生的CO₂泡沫稳定性最强。体系压力一定时,超临界CO₂中所能溶解的表面活性剂含量随助剂含量的增加而增加;当助剂的含量一定时,超临界CO₂中所能溶解的表面活性剂含量随平衡压力的升高而增加,且所选的三种助剂中,F戊醇的助溶性能最强,戊醇次之,乙醇最小,这主要是因为当醇类碳链长度增加时,醇类与表面活性剂AOT的亲和力增强,体系的极性升高,使得醇类助剂的助溶能力升高;当醇类助剂中的碳氢键氟化为碳氟键时,醇类与超临界CO₂的亲和力增强,增溶在超临界CO₂中的F戊醇分子与表面活性剂AOT尾链间的强作用力阻碍了AOT分子间的团聚,从而增加了其在超临界CO₂中的溶解度。分子动力学模拟结果显示助剂分子与CO₂分子间存在范德华力和氢键作用力,形成超临界CO₂/助剂分散体系,进而增大CO₂的密度及极性,提高其溶解能力。AOT与SiO₂间的疏水作用力使得二者能够相互吸附,形成稳定的分散体系,并且AOT与SiO₂在合适的浓度配比时（RC（28）0.2）,基于二者的吸附对SiO₂表面润湿性的改变,使得SiO₂处于气液界面的最佳吸附状态,提升液膜强度,形成空间网络结构来抑制液膜排液、泡沫聚并的发生,进而协同稳定CO₂泡沫。基于超临界CO₂携带气溶性表面活性剂注入岩心中,产生的CO₂泡沫具有较高的阻力因子和较长的稳定时间,且阻力因子随着岩心渗透率的升高而增大,残余阻力因子随着岩心渗透率的升高也增大,但增幅较小;并且对于渗透率级差小于10的非均质岩心具有明显的调剖分流能力。