由于新增石油探明储量减少和能源需求的增长,发展提高原油采收率技术势在必行。泡沫驱有望成为聚合物驱后有效提高原油采收率的接替技术之一。泡沫是由液体和气体组成的二相分散体系,其中气体以气泡的形式存在并形成分散相,液体作为分散介质形成连续相,液相与气相之间由表面活性剂单分子层维持其稳定。一方面,泡沫可用作驱替流体,由于其具有粘度较高的特点,驱替过程稳定；另一方面,泡沫可用作封堵剂,堵塞地层中高渗透的已被驱替的孔道,引导驱替液进入地层中未被驱替的小孔道,从而提高采收率。泡沫的稳定性是决定提高原油采收率成效的关键。油藏地层温度较常温高,地层中含有原油和含盐流体,这些因素可能会改变泡沫液膜的微观结构,从而影响泡沫的稳定性。为此,本文使用经典分子动力学模拟方法研究了温度、油和盐等因素对液膜微观结构和泡沫稳定性的影响。由于厚度较小(小于5nm)却异常稳定的牛顿黑膜对泡沫的稳定性非常重要,本文研究了牛顿黑膜的微观结构和盐对其结构的影响,并且分析了牛顿黑膜排液的动力学性质。首先,由于油藏温度往往高于50℃,本文研究了从常温(25℃)到75℃范围内泡沫液膜微观结构的变化。当温度上升至55℃后,液膜表面的十二烷基硫酸钠表面活性剂单分子层从低温下的扩张液相转变为气相。处于气相的表面活性剂分子在界面上的吸附能力较处于液相时弱,不利于泡沫的稳定。气相的表面活性剂分子间的结构松散,较难阻碍高温下水分子的快速蒸发和气泡内气体的快速渗透,泡沫将比较容易破裂。其次,由于地层中的原油形成油滴扩散侵入泡沫液膜会破坏液膜的稳定,而油滴扩散可能受其表面水分子氢键结构和运动性的影响,本文详细研究了油滴表面水分子的氢键交换机制。发现油滴表面水分子的运动受阻碍程度较小,且油滴外第二层水化壳的水分子运动己与纯水一致。因而表面水分子运动对油滴扩散影响不大。但是,油滴表面水的氢键容易断裂,导致表面带负电荷,这在一定程度上可以维系包含油滴的泡沫液膜的稳定性。再次,地层中含盐流体的阳离子(Ca2+、Mg2+和Na+)对液膜的结构和泡沫的稳定性可能有影响。本文研究表明,碱土金属盐(MgCl2或CaCl2)的存在导致液膜表面的弯曲模量减小,液膜表面波动性增大。较大的液膜表面波动性有助于维系较厚的液膜的稳定,但不容易形成厚度小于5nm的稳定牛顿黑膜。而碱金属盐(NaCl)的存在不会导致液膜表面波动性的变化。由于该盐的静电屏蔽作用,液膜的分离压减小,容易形成较薄的牛顿黑膜,但一旦牛顿黑膜的厚度下降到一定值(约为1.5 nm)后,含盐和不含盐液膜的热力学稳定性几乎一致。总体而言,盐对泡沫的热力学稳定性影响不大。最后,由于在动力学上液膜的排液速率很大程度上影响了泡沫的稳定性,本文研究了牛顿黑膜中水分子的运动性及其影响因素。发现表面活性剂分子和膜内离子的溶剂化、液膜内的静电场均能起到阻碍泡沫液膜排液的作用。储层温度较常温高,显然会增大水分子的运动性,促进液膜排液,不利于泡沫稳定。油滴则对液膜内水分子的运动影响极小。而盐具有阻碍水分子运动作用,削弱液膜排液,有利于泡沫稳定。在实际应用中,增加表面活性剂分子的表面吸附率,可以增加溶剂化水分子的比例,增强液膜的静电场,从而起到缓和液膜排液、增强泡沫稳定性的作用。