碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)技术把生产过程中产生的二氧化碳进行捕集,继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存。在众多的CCUS技术中,二氧化碳驱油技术由于能在提高原油采收率的同时,永久地将温室气体封存于地下,受到了越来越多的关注。然而,非常规油藏的地质结构十分复杂,除了含有大量的纳米孔隙结构外,页岩成分复杂,且每种岩石都可能存在不止一种暴露晶面。在这些纳米级孔隙中,油的吸附特性和输运规律都与宏观尺度有着明显不同。因此为了更好地开发二氧化碳驱油技术,本文需要研究不同岩石晶面与油的吸附特性、二氧化碳驱油机理等问题。本文使用分子动力学模拟的方法研究了岩石不同暴露晶面对油吸附特性的影响,二氧化碳驱油机理以及驱替压力、孔径和油的填充率对二氧化碳驱替效率的影响。首先,本文研究了石英、方解石、伊利石、蒙脱石和高岭石纳米孔隙结构的基准暴露面和边缘暴露面对油的吸附特性的影响。本文通过比较其吸附峰的密度峰值、油与岩石表面的相互作用能、吸附层内油分子的角度排布来比较不同晶面对油吸附性能的强弱。并通过吸附层内油分子二维密度分布,来了解吸附层内油分子的具体排布。发现岩石的不同暴露晶面对油分子的吸附能力有明显的差别,且岩石壁面附近油分子的排布也非常不同,因此在考虑不同岩石晶面对油的吸附特性的影响时,除了要考虑不同的岩石类型,也要考虑岩石的不同暴露晶面。随后本文研究了在方解石和蒙脱石孔隙中的二氧化碳驱油体系,通过对油分子扩散系数及油分子与壁面的相互作用能的分析来探究二氧化碳驱油机理。本文通过向体系中增加二氧化碳数量来提高体系压力,发现当压力提高时,油分子的扩散系数会先升高,当压力升高到一定程度后,油分子的扩散系数会下降,这表明向油藏中注入二氧化碳可以提高油分子的扩散系数,但是注入过多的二氧化碳会降低油分子的扩散系数。此外研究发现随着压力的提高,油分子与壁面的相互作用能回逐渐减弱并且油分子会逐渐远离壁面,这表明注入二氧化碳可以减弱油分子与岩石壁面的相互作用能,并且使其脱离壁面。最后研究了孔径、驱替压力、油的填充比例对二氧化碳驱油输运过程的驱替效率的影响。发现小孔径会导致更高的驱替效率,而大孔径会导致更快的驱替速度;大的驱替压力可以带来更快的驱替速度和更高的驱替效率,但是在大孔径的情况下,大的驱替压力的优势会被减弱;油的填充比例越高,其驱替速度越快,驱替效率也会越高。