目前,致密油藏进入了亟需有效的能量补充方式接替衰竭模式的开发阶段。传统井间驱替在致密储层应用中存在或注入压力高或窜流严重等问题。因而吞吐模式被重点研究,而针对注入介质的选择上,CO₂以其在传统储层表现出来的良好驱油机理和相比于水在致密储层中更优的注入性能,得到了国内外的广泛关注。但是致密储层不同于常规储层,其孔喉狭窄,微尺度效应显著,原油赋存状态特殊,CO₂被注入地层后,在这种微尺度下对于原油的排驱还是否有效,需要运用更基础且有效的方法进行研究。同时致密油藏经过人工压裂之后,致密基质与裂缝在储层中共存,CO₂吞吐在对致密储层中的排驱过程与排驱机理复杂。因此,本文针对上述科学问题,分为以下几个部分进行致密油藏CO₂吞吐技术的研究首先运用分子动力学方法,对致密储层微尺度下CO₂与岩石表面原油（不同烷烃分子）体系的分子动力学过程进行模拟,分析微观尺度下CO₂对致密储层赋存原油（多以油膜存在）的剥离效果与剥离机理。并与N₂和水进行比较,从微观机理上明确了 CO₂对于致密储层的优势。其次,采用数值模拟方法,分别建立致密储层中最基本的裂缝-基质渗流单元岩心尺度数值模型。基于该模型,研究CO₂对岩心内部原油的排驱过程,同时与N₂和水进行对照研究,对比CO₂与N₂和水的排驱效果的差异,并分析可能造成这种差异的机理。重点分析岩心单元中裂缝性质（包括渗透率、密度和裂缝分散特征）对于CO₂排驱效果的影响规律。进一步地,基于相似准则设计能够反映致密储层复杂缝网特征的三维尺度模型,通过该模型评价CO₂吞吐对致密储层原油的排驱效果,并进一步分析可能由于裂缝与尺度效应造成的CO₂吞吐机理的差异。同时发挥相似模型的评价结果的可靠性,预测了综合储层性质、吞吐参数、应力敏感等7因素8水平共74组正交实验的CO₂吞吐致密油藏采收率分布范围,并分析采收率相对于各因素的敏感性。最终基于研究成果,优化设计吉木萨尔芦草沟组典型压裂水平井的吞吐开发参数（转吞吐时机、注气强度、焖井时间等）,并进行最优方案的开发效果预测,综合CO₂经济换油率指标,对吞吐轮次优选,指导现场高效开发。综上,本研究进一步完善了致密油藏CO₂吞吐的开发基础理论,对CO₂吞吐技术在致密油藏中的应用一定的理论指导意义。