在CO2驱油过程中,不同的CO2注入方法及储层非均质性对CO2驱油及埋存的效果有重要影响,此外注入的CO2与储层流体（地层水、原油）及岩石发生物理化学反应,产生无机沉淀和沥青质沉淀,导致储层岩石孔喉堵塞及润湿性变化,增加原油流动阻力,进而影响储层注CO2提高原油采收率和CO2埋存效率。因此,研究不同特征储层中不同CO2驱油方法的驱油埋存效果的差异以及CO2驱油过程中储层岩石物性变化等问题,是选择合理的CO2驱油方法提高原油采收率及减少储层伤害的重要前提。本论文研究的目标油藏是长庆油田H区块低渗砂岩储层,首先测试了高温高压条件下地层流体、超临界CO2基本物性参数及原油中CO2浓度与沥青质沉淀的关系,确定了CO2-地层原油的最小混相压力（MMP）。针对不同物性特征储层中不同CO2驱油方法的驱油特征和CO2埋存效果以及沥青质沉淀、无机沉淀造的储层伤害规律等问题,本论文进行了多组岩心驱替实验。宏观层面层间非均质性强的多层储层中的驱替实验表明,CO2驱后整个系统的采收率较低,91%的产油来自高渗层,剩余油分布在中低渗层。气水交替驱（CO2-WAG）过程中CO2突破时间较晚,各层的原油采收率显著改善。此外,CO2驱后高渗层的渗透率下降了16.1%,95.1%的下降幅度由沥青质沉淀引起。CO2-WAG驱后,各层的渗透率下降幅度分别为29.4%、16.8%和6.9%,在高渗透层中20.6%渗透率下降由CO2-地层水-岩石相互作用引起。微观层面基于孔隙半径分布和压汞曲线,通过分形理论对对四块渗透率相似的岩心孔喉结构特征进行定量了评估,并进行混相和非混相的CO2及CO2注入浸泡交替（CO2-SAG）驱油实验。研究发现,在原油采收率方面CO2混相驱比CO2非混相驱高12-17%,孔喉结构均质的岩心比非均质岩心高18-27%。在非混驱替时岩心原油采收率受孔隙结构的影响更明显。由于沥青质沉淀引起的孔喉堵塞,混相和非混相驱替后岩心渗透率分别下降了7-15%、4-8%,且渗透率下降幅度与岩心孔喉结构分形维数成正比。混相和非混相驱替后岩心的润湿指数分别下降了25-60%、10-22%。CO2-SAG驱的原油采收率比CO2驱油高8-14%,且岩心孔喉结构的非均质性越强,产油改善程度越大。孔喉结构越均匀,CO2浸泡过程中的压力衰减速度越大,驱替后由于沥青质沉淀而引起的渗透率下降越小。具有相同采收率时CO2-SAG驱对岩心的损害相对较小,特别是对于孔喉结构较差的岩心。但CO2浸泡过程而导致了更严重的润湿性变化。CO2-WAG及CO2-SAG驱CO2换油率明显高于CO2驱,混相驱高于非混相驱。CO2-SAG驱结束后CO2埋存率最高,储层中剩余流体溶解的CO2浓度更高。向盐水层注CO2埋存过程中,在CO2突破时CO2埋存效率最高,CO2-地层水-岩石相互作用对储层造成的损害远高于CO2驱油过程。