有效控水并最大程度提高采收率已成为砂岩油藏高效开发亟需解决的重要技术问题,储层精细评价与微观渗流机理的科学认识,是解决这一技术问题的关键与基础。由于砂岩储层的复杂性,以及聚合物溶液在比表面大和结构复杂的多孔介质中渗流过程规律复杂多变,传统的实验与理论研究目前都未能取得较好突破。对砂岩油藏孔隙结构的精细表征,建立代表该类储层参数分布的孔隙网络模型、发展数值模拟方法、认识微观作用机理,实现储层电学特性及微观驱油渗流过程的准确描述,对储层评价和采收率最大化具有重要意义。本文针对砂岩储层通过微CT扫描实验和图像处理技术建立数字岩心,采用骨架提取算法抽取数字岩心的孔隙空间,并对基本物性参数进行了分析。逐步开展了基于遗传算法的孔隙网络模型重构及不同孔径分布的双孔隙网络模型建模,对各类砂岩孔隙空间描述方法研究。基于建立的孔隙网络模型分别进行了孔隙空间结构特征对聚合物溶液单相流及多相流、水驱油转注聚驱渗流过程、微观孔隙结构参数对最佳转注聚时机的影响及微观岩电特性影响等模拟实验。研究取得主要的成果和认识如下:(1)形成了一套建立砂岩储层孔隙结构的精细建模方法。对砂岩微CT扫描图像采用中值图像滤波处理后,基于孔隙度的图像分割方法对数字图像进行二值化处理;二值化图像经过精细处理后可建立等价于岩心拓扑结构的数字岩心。利用骨架抽取算法提取砂岩数字岩心的等价孔隙网络模型,并对孔隙结构基本参数的提取分析;通过与数字岩心得到的参数的对比分析,表明该法建立的数字岩心和提取的等价孔隙网络模型具有一致性,同时也为孔隙网络模型重建方法研究提供基本参数。(2)基于遗传算法建立孔隙网络模型方法的研究,在目标函数中加入岩样实测孔隙度作约束条件,避免优化过程过早收敛;对随机网络模型的各个参数采用递归优化,逐步建立砂岩岩心的三维孔隙网络模型。该方法有利于对非均质性较强砂岩储层的微观建模。(3)针对聚合物溶液的流变特性,在拟合了单相流模拟过程中达西速度和表观粘度的关系的基础上,开展了聚合物多相流的模拟实验。模拟结果表明在一定压力梯度内,水相(聚合物溶液)在孔隙空间中受油相的影响大于剪切速率的影响,流动过程溶液的粘度增大,水相相对渗透率随压力梯度的增大而减少;随着压力梯度的进一步增大,水相在孔隙空间受剪切速率作用大于油相的影响,粘度减少,水相相对渗透率随压力梯度的增大而增大。浓度越大或剪切稀释指数越小的聚合物溶液的水相渗透率与牛顿流体相对渗透率比值越大;尤其在低含水饱和度时,浓度和剪切稀释指数对水相渗透率的影响越明显。(4)基于孔隙网络模型的水驱转注聚的模拟研究,对不同时机下转注聚驱过程进行了模拟计算。分析了不同时机下转注聚过程中含水率、流度比及相对渗透率曲线的变化规律。结果表明聚合物驱油过程中存在最佳转注聚时机;早期转注聚可更好的控制含水率和流度比,有利于后续水驱降低模型残余油饱和度。储层孔隙结构的配位数、孔隙半径分布越大,最佳转注聚驱过程中提高原油采收率增量越少;储层中孔喉半径分布越大,初次水驱结束后残余油饱和度越小,在一定范围内,孔喉半径越小的储层转注聚驱时,易于发挥聚合物性能,原油采收率提高幅度就越大。(5)针对孔隙空间内部存在两种渗透能力悬殊的砂岩储层,构建包含不同孔径分布的双孔隙网络模型。基于双孔隙网络模型进行微观渗流模拟实验,模拟结果表明双孔隙网络模型可很好的描述该类砂岩的结构特征,为该类油藏开展微观模拟提供了基础。(6)基于双孔隙网络模型的建模方法构建了不同尺寸的孔隙网络模型,研究岩电参数的尺度效应。研究表明岩性相关系数b、饱和度指数n和I-Sw相关系数R2具有明显的尺度效应;岩性系数a尺度效应较弱;受孔隙网络模型内大孔隙结构的影响,胶结指数m存尺度效应最明显,孔隙网络模型尺寸越大,胶结指数m越大。该研究表明针对复杂砂岩油藏的岩电参数的实验研究需要考虑岩心的尺度效应。