石油在国民经济各行业中的重要性不言而喻,为了满足逐年增加的石油需求量,在寻找可替代能源的同时,提升现有油田的采收率成为解决问题的重要方法之一。目前已经发展到三次采油阶段,对于增加驱油效率来提升原油回收率,主要在驱油剂的选择上,目前主要有表面活性剂、碱、聚合物等。总体来说,回收率有不同程度的提升,但仍然留有大量石油在地层中。且在经历过这些驱油剂驱油后,使得地层环境更加复杂,二次污染也加剧。因此,寻求新型的高效、环保驱油剂成为了亟待解决的问题。超临界流体（SCF）和纳米二氧化硅（Nano-SiO₂）颗粒以其环保、经济等优异性能受到关注。本论文选择这两类驱油剂进行驱油模拟实验,对其驱油效果以及微观机制进行探索分析。一、建立岩层表面模型,在静态条件下就超临界二氧化碳（scCO₂）和超临界氮气（sc N₂）对岩层表面油滴的影响进行平衡模拟,研究结果发现两类SCF可以选择性地萃取油滴中的饱和烷烃;此外,通过计算油滴中沥青质分子的径向分布函数,发现scCO₂改变了原油内部分子的排列,沥青质分子更加倾向于吸附在岩层表面;通过计算油滴的接触角,发现scCO₂会使油滴的接触角增加,而sc N₂与之相反。分析可知,SCF的存在改变了油滴与岩层的相互作用能。二、使用非平衡分子动力学（NEMD）研究方法,用scCO₂和sc N₂对纳米孔道中的原油进行了驱油模拟实验。结果表明,驱油过程均可以通过三级机制进行描述,前期阶段均为水膜破裂、烷烃溶解,后期二者出现差异:scCO₂可以使油相脱离岩层表面并成功驱替原油离开纳米孔道,而sc N₂则不能。分析原因,scCO₂能大幅降低原油与纳米孔道的相互作用,并降低原油的黏度,从而成功驱替;反观sc N₂,即使有外力推动,也并不能有效减弱油相与纳米孔道的相互作用并推动油相。三、通过NEMD研究方法,以水作为基础流体,用Nano-SiO₂颗粒以及甲基改性的Nano-SiO₂颗粒（Nano-SiO₂-CH₃）进行驱油模拟实验,两种纳米颗粒（NPs）均出现自聚集和沉积现象,且Nano-SiO₂颗粒对原油基本没有影响,而Nano-SiO₂-CH₃可以短暂封闭纳米孔道,在水流作用下推动油相;当水流通道重新打开时油相不再移动。四、为减少Nano-SiO₂-CH₃颗粒的沉积,以少量scCO₂作为基础流体,并置于水中进行驱油模拟实验,研究发现可以达到预期效果,并且能成功将原油驱替。scCO₂的存在,增强了NPs与油相的相互作用,且减弱了油相与岩层的相互作用,从而推动原油移动。