延长油田是我国石油工业的发源地,1907年投产中国陆上第一 口油井,其主力开发层延长组油藏表现出典型的“低渗、低压、低产”特征,天然裂缝较发育,储层非均质性强,孔隙喉道狭窄,渗流机理复杂,且延长东西部油藏埋深和压裂缝特征差异大,目前对延长组中孔细喉储层的渗流规律尚无系统深入的研究。另一方面,延长油田长期利用天然能量开发,近年来才开始实施注水。延长组低渗透油藏注水见效缓慢,裂缝发育区油井水窜和水淹严重,水驱效果不理想,且陕北地区水资源非常短缺,严重制约着延长组低渗透油藏经济有效开发,需要建立适合延长组低渗透油藏提高采收率的新途径。本论文采用物理模拟和数学模拟相结合、微观和宏观研究相结合、理论与实践相结合的研究方法,开展低渗透储层裂缝特征综合研究、考虑压力拱效应的延长中浅层油藏应力敏感评价、非线性渗流特征实验、裂缝性低渗透油藏双重介质非线性渗流模拟以及CO2微泡沫驱油研究。本论文取得以下主要研究成果和认识:(1)从渗流通道不同尺度出发,由点到面逐级深入,采用铸体薄片分析、压汞分析、恒速压汞、CT扫描、古地磁定位、微地震监测以及水驱前缘监测等多种研究手段,综合开展了延长组低渗透储层裂缝特征研究,提供了一套针对延长组低渗透油藏裂缝特征的研究手段。(2)引入岩石力学中的压力拱效应,建立了延长组东西部油藏不同埋深压力拱比的计算方法,评价了压力拱比效应对储层应力敏感的影响。当储层半宽与储层埋深的比值大于0.1时,压力拱比效应不容忽视。(3)针对延长组低渗透油藏中孔细喉的孔隙结构特征,开展了非达西渗流实验、微观驱替实验、启动压力梯度实验、油水渗流驱替实验,并对延长东部浅层压裂水平缝和西部压裂垂直缝的储层应力敏感性进行实验评价,揭示了延长组低渗透油藏非线性渗流规律。(4)基于延长低渗透油藏非线性渗流物理模型,建立了基质系统考虑启动压力梯度和裂缝系统考虑应力敏感作用的裂缝性低渗透油藏非线性渗流数学模型,开发了具有自主知识产权的裂缝性低渗透油藏非线性渗流数值模拟软件,模拟评价了启动压力梯度和应力敏感作用对裂缝性低渗透油藏开发动态的影响,完善了裂缝性低渗透油藏非线性渗流理论。(5)从35组配方体系中筛选出适合延长组低渗透油藏CO2微泡沫体系的最佳配方,开发了一套CO2微泡沫动态驱油微观刻蚀模拟系统,实现了微泡沫驱油可视化过程。并开展了 CO2微泡沫注入性和驱油实验研究,优化出最佳的注入微泡沫速度和注入方式。在延长组低渗透油藏某区块现场应用效果良好。