致密气藏是指渗透率小于0.1mD的气藏。致密气藏具有非均质性强、含水饱和度高、孔隙结构复杂,采出程度不高等特征,目前采收率只有20%左右。为了提高致密气藏采收率,亟待发展提高采收率的新方法。将CO2注入到致密气藏中,既可以埋存大量CO2减轻温室效应,又可以提高致密气藏的采收率,所以注CO2被认为是一种潜在的提高致密气藏采收率的技术。由于高含CO2天然气藏非常特殊,开发难度较大,主要体现在高含CO2天然气流体相态特征上,因此研究致密气藏注CO2后气藏相态性质对致密气藏提高采收率具有极为重要的现实意义。目前,在油藏中注入CO2提高采收率已经成为比较常规的开采技术,但在注CO2提高气藏采收率领域仍然是非常前沿的研究课题。国内外关于注CO2提高致密低渗透气藏采收率研究只开展了为数不多的实验及机理模拟研究,整体上仍处于探索阶段,还有技术难题亟待解决。本文在地层流体配样的基础上,进行了致密气藏中含CO2天然气相态特征测试;设计了一种新的天然气在多孔介质中的相态测试方法,分析得到致密气藏在多孔介质中的相态特征;利用全自动吸附气含量测试装置进行致密砂岩中CO2与天然气等温吸附测试;基于实验测试的结果,以SRK状态方程为基础,通过修正状态方程的引力项以及建立新的相互作用关联式建立了能够较好模拟预测PVT筒中和多孔介质中CO2-天然气混合体系偏差因子的预测模型。取得的主要结论及成果如下:(1)不同CO2含量下,天然气相对体积、体积系数、压缩系数等相差不大。随着CO2含量增高,相对体积、体积系数和压缩系数变化不明显;而天然气偏差因子明显降低,密度和粘度则呈增大趋势。含CO2天然气饱和水后,天然气偏差因子和体积系数在低压下增大,在高压下减小;而密度和粘度在低压下略微减小,在高压下略微增大。(2)随着压力的升高,天然气在多孔介质中和PVT筒中的相对体积均减小,且高压下减小的幅度远小于低压下减小的幅度,CO2含量和岩心渗透率对P-V关系曲线影响很小。且多孔介质的存在一定程度上改变了天然气组分的临界性质,使得偏差因子稍有增加。(3)在相同条件下,CO2,CH4及混合气(CO2:CH4=1:1)在砂岩中的吸附量大小顺序为:CO2>混合气>CH4,说明CO2具备置换驱替出砂岩中天然气的能力;砂岩岩心渗透率越小,吸附量越大;岩心中束缚水含量越大,吸附量越小。(4)通过对SRK状态方程中引力项参数a(T)进行修正,并建立新的相互作用关联式,确立了能有效模拟PVT筒中和多孔介质中含CO2天然气的偏差因子预测模型,模拟值与实验值吻合很好,平均相对误差小于1%。