化学驱提高采收率技术是高含水油藏持续稳产的重要技术,其年油量已超过1500万吨,尤其是加入表面活性剂的复合驱油技术,将成为继聚合物驱后三次采油的主导技术之一。然而复合驱过程中总是伴随着乳化现象,分散相的存在导致复合体系乳化前后的流动规律存在很大差异,如何表征超低界面张力体系乳化后的流动是困扰科研工作者的一大难题;同时中国矿场使用的石油磺酸盐与精细化工的表面活性剂大不相同,寻找一种正确的方法对乳状液的性质进行科学的评价至关重要;此外,确定乳化在储层种的发生界限并利用原位乳化在复合驱基础上进一步提高采收率对石油工业的高效稳产有着重要的意义。本文首先从石油磺酸盐/水/油的相互作用入手,比较了矿化度、碳数、表面活性剂浓度以及纳米流体的加入对乳化相行为的影响,利用HLD-NAC模型讨论了乳化相行为的模拟方法;其次,采用限制性多孔介质模拟储层深部原位乳化的发生过程,提出拟阻力系数来比较多因素对原位乳化的影响程度,并基于幂律流体流变性修正了低张力乳液在孔隙中的流变模型;然后采用流动汇集的微滴生成方法划分四种流动状态,确定包含多因素的分散液滴无量纲长度的表达式,并通过无量纲参数确定限制性空间中不同流态的发生界限;最后,通过微流控刻蚀技术制作包含原位乳化发生装置的裂缝-基质和多孔介质的微观模型,使用激光共聚焦、核磁共振、宏观填砂可视化模型以及全直径岩心驱替实验从孔喉尺度和岩心尺度上研究了不同条件下复合体系乳化提高采收率的过程和机理,基于此研制出了带有缓释作用的反相乳液聚合物,评价了其在油藏上的应用潜力。石油磺酸盐/水/油相行为的研究结果表明随着矿化度、烷烃数目的增加,形成的乳状液由水包油型过渡到双连续相再到油包水型,表面活性剂浓度的增加以及功能化纳米颗粒的加入均有助于乳状液的稳定性增强,通过计算乳状液中溶解的油水比可直接把乳化过程与油藏数值模拟结合起来进行连续计算;多孔介质中低张力乳状液的流动规律研究表明二元复合体系乳化后呈现出更强的非牛顿流体性质,流动过程中会导致乳液液滴不断分散,表现为流动阻力增加,等效剪切速率模型中的修正系数小于相同配方的聚合物溶液;表面活性剂浓度对原位乳化效果的影响程度大于剪切速率,含油饱和度对乳化效果的影响最小;孔喉尺度下乳状液的原位形成界限研究表明:基于连续相的毛管数以及分散相的韦伯数可把不同流体性质的分散微滴的流动区域匹配在一起,建立了考虑两相流速比、粘度比以及毛管数的分散微滴尺寸表达式,对多篇文献中的数据拟合精度高于现有公式;与砂岩相比,非均质性强的砾岩在复合驱过程中更容易发生乳化现象,吸附滞留和“贾敏效应”分别是乳状液提高多孔介质以及裂缝-基质孔隙结构采收率的主要机理,微滴和孔喉正确的匹配关系可使采收率提高25%以上,否则只能提高5%-6%;合成的新型乳液聚合物具有缓释作用,粘度和阻力系数均随着老化天数的增加而增大,可比等黏度的常规聚合物驱多提高采收率2.7%。