为改善宏观一维岩心驱替实验无法直观地反映多孔介质中颗粒-液-固多相作用机理及微尺度流动特征等方面的不足,实验采用二维可视化微观模型对微纳米颗粒的流动特征和驱油机理进行了研究。首先通过室内实验研究对微纳米颗粒进行微观结构分析、粒径测定等方面的静态性能评价;其次利用二维可视化微观模型分析研究不同参数对微纳米颗粒体系驱油效果的影响,并探讨颗粒的微观驱油机理;最后采用一维岩心驱替实验进一步验证微观实验结论的正确性。静态实验表明,微凝胶颗粒,平均粒径为115.21μm,颗粒分散均匀,具有良好的稳定性;2D智能纳米黑卡,尺寸约为100 nm×80 nm×1.2 nm,呈现中性湿润特性,在水相中均一、稳定分散,常温30天无明显沉降。驱油机理实验表明,微凝胶颗粒的微观驱油机理主要是提高驱替相的粘度,改善流度比,有效堵塞高渗透层,扩大波及体积,提高原油采收率;2D智能纳米黑卡的微观驱油机理主要包括润湿性改变、微观回旋流和楔形渗透。二维可视化模型实验结果表明,微凝胶颗粒体系在渗透率2500×10^-3μm²的二维可视化模型、1.5 wt%的颗粒浓度和500μL/min的注入速度下取得了最佳的驱油效果;2D智能纳米黑卡体系在渗透率25×10^-3μm²的二维可视化模型、0.01 wt%的颗粒浓度和500μL/min的注入速度下取得了较好的驱油效果;微纳米颗粒复合体系中两种颗粒协同作用能有效提高原油采收率。驱油实验表明,岩心驱替实验与对应的二维可视化模型实验的规律一致,证明了二维可视化模型微观驱油实验的可靠性,并进一步验证了微纳米颗粒驱油机理的正确性。