自上世纪中叶CO₂-EOR技术应用于实际油藏并取得较好效果以后,人们对CO₂驱油技术的研究已有半个世纪之久。由于CO₂具有临界压力低、溶解于原油、使原油膨胀降黏增加流动性、与原油混相等特点以及在地层条件下呈现兼具气态与液态两相特点的超临界状态,因此得到诸多学者的广泛关注,并在国内外多数油田的现场应用中取得可观的经济效益。随着油田不断开发,超低渗储层由于其丰富的储量进入到学者的视野,CO₂驱在超低渗储层的应用也在最近十几年愈演愈烈。鄂尔多斯盆地是国内典型的超低渗砂岩油藏,储量丰富、非均质性强,生产过程中采取压裂造缝开采,压裂缝发育,因此在进该类储层进行CO₂驱现场实验之前需要对研究区进行地质评估、生产预测,分析气体窜逸的影响因素及规律,找出合理的注气开发方式,从而指导现场生产。研究目标为陕北W油区延长组长4+5油藏,该区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部。本文通过储层特征描述、地层划分,利用三维地质建模软件建立了该区的三维模型,并截选出目的层的小模型。利用数值模拟软件对原油高压物性进行了实验拟合,并在此基础上进行了最小混相压力研究。利用概念模型加裂缝分析了超低渗储层气体窜逸的影响因素,总结了延缓气窜的方法。最后利用数值模拟软件在实际地质模型中添加压裂缝进行生产历史拟合,在较好的拟合基础上分析了实际模型中不同注气方式的气窜规律及优选了最佳注气参数。通过研究分析,论文主要取得以下认识:1、通过测井曲线解释、地层对比与划分将研究区储层主要分为长4+5₁、长4+5₂¹、长4+5₂²三个层,其中长4+5₂²沉积微相为水下分流河道沉积,其余为分流间湾微相,长4+5₂²层为本次研究目的层,储层厚度大、砂体连片性好、物性好。2、通过原油闪蒸分离实验拟合、恒组分膨胀实验拟合、差异分离实验拟合以及储层原油黏度测定实验拟合,发现参数拟合值与实验值误差较小,数据可靠。通过注气膨胀实验拟合结果发现,体系饱和压力及原油黏度拟合结果较好,满足要求。通过数值模拟实验数据拟合得到了实际地层流体相态特征能够满足后期历史拟合及生产预测的流体临界参数。3、通过最小混相压力实验所测得的体系最小混相压力为17.8MPa,数值模拟最小混相压力实验的拟合结果与实验所得值一致,拟合效果好,结果真实可靠,且研究发现可通过往注入气体中添加中间烃组分的办法来减小混相压力从而使油气混相。4、生产过程中压裂缝的分布对气窜时间有着显著的影响:注气井裂缝及生产井裂缝两裂缝间距离越长、气窜越晚;气驱方向与生产井裂缝夹角越大、气窜越晚;气体由注气井到生产井驱扫的波及面积越大,气窜越晚。超低渗透储层气窜最主要的控制因素是黏性指进,油气混相能减少黏性指进的发生,延缓气窜。5、在地质模型上添加压裂缝进行生产历史拟合,单井历史拟合结果、井组历史拟合结果及油区历史拟合结果均较好,表明裂缝添加合理,较符合真实地质模型。6、真实模型添加裂缝分析气窜规律发现:连续注CO₂驱初期气体以裂缝半长为焦距呈椭圆形扩散,后期生产井见气后气体窜逸形状为不规则形;脉冲注气在一定程度上延缓了气窜的发生,初期气体以裂缝半长为焦距呈椭圆形扩散,随着见气生产井的增多最后形成不规则辐射状;气水交替驱油促进了油气混相,水段塞的存在也使气体更均匀的向基质驱替,有效延缓了气体的窜逸程度,气体驱替前缘呈现正方形或者菱形。7、连续注CO₂驱在单井日注气量为7500 m³/d,单井日产液量为5 m³/d开采效果最好,预测生产20年累计增油量为35.81万吨;脉冲注CO₂驱在注6个月采6个月的脉冲注气方式下,尽可能的增加单井日产液量开采效果最好,预测生产20年累计增油量为38.48万吨;气水交替驱在气水段塞比为3:1的条件下,单井日注气量为10000m³/d,单井日注水量为20m³/d,单井日产液量为5 m³/d时开采效果最好,预测生产20年累计增油量为39.05万吨。可知,该区采取气水交替驱的开采方式最好。