二氧化碳驱油是通过注射二氧化碳的方式,进行油田第二阶段开采或第三阶段开采的一种方法。与其他驱油技术相比,二氧化碳驱油具有适用范围广、驱油成本低、采油率提高显著等优点,并且具有重要的环保降排价值。目前二氧化碳驱油效果虽然较为显著,但是由于相关监测技术尚不完备,存在驱油过程中二氧化碳在地层中气窜的现象,一方面严重降低气驱的波及效率,另一方面发生气窜后的二氧化碳对举升系统、地面工艺设备以及井场环境造成严重影响。要从根本上解决气窜问题需要完善二氧化碳驱油监测的技术手段,提升监测效果。地震法作为一种相对成熟的地球物理勘查方法,具有实现二氧化碳气驱波及范围描述的技术可行性。但国内对于二氧化碳的地震描述尚属空白,因此有必要从基础研究入手,开展二氧化碳驱油的地震响应特征研究,为二氧化碳驱油的地震监测建立技术基础。本文从二氧化碳赋存状态调查与研究的基础入手,通过查阅国内外文献和技术调查,结合先导试验区实际生产情况,分析二氧化碳驱油过程中地层流体的分布模式及二氧化碳的赋存状态,为二氧化碳驱油的实验室模拟建立基础。同时应用实际岩芯探索二氧化碳驱油实验室模拟,开展流体特征、干岩芯岩石物理参数及温压、充注条件改变的岩石物理参数变化特征的三项关键测试,并通过分析实验数据形成驱替条件与储层岩石物理参数特征的关系量板。在此基础上,综合测录井及生产注采数据,建立二氧化碳驱油正演模型,开展基于混合流体的流体替换和基于波动方程的正演模拟,分析二氧化碳驱油引起的叠前、叠后地震响应特征变化,并结合试验工区实际地震资料建立二氧化碳驱油过程中的地震响应模式。通过大量的理论基础分析、实验测试、模型正演及实际地震资料的预测应用,开展了中深层二氧化碳驱油岩石物理实验,明确了二氧化碳驱油的岩石物理参数的变化规律;立足于二氧化碳驱油的动态模型正演,明确了中深层二氧化碳驱油的地震响应变化特征。通过本文的研究,为二氧化碳驱油地震监测工作奠定了坚实的理论基础。