页岩油储量丰富,分布广泛,现已进入商业开发阶段。但由于页岩油藏物性较差,具有极低的孔隙度、渗透率,一次采油采收率平均只有7.5%-10%。因此在压力衰竭生产后,需要考虑向油藏中注入一定流体进行EOR,CO₂性能优异,是一种不错选择。本论文在国内外页岩油藏开发现状调研的基础上,以中国页岩油藏储层物性及原油性质为背景,开展了CO₂-原油相互作用分析,包括CO₂在原油中的溶胀降粘特性、CO₂-原油最小混相压力预测、CO₂在原油中的扩散系数、CO₂驱相渗曲线计算等。建立了典型的水平井分段压裂地质模型以及CO₂吞吐油藏数值模拟模型,分析了页岩油藏压力衰竭生产和注CO₂吞吐提高采收率机理,详细评价了储层物性、压裂参数、操作参数等因素的影响,所得认识对于指导我国页岩油开采技术的发展具有一定意义。研究结果表明:(1)CO₂在页岩油中具有一定的溶胀降粘效果,在油藏条件下(30MPa、115^oC),单位体积原油中大约可溶解CO₂ 232 sm~3/t,体积可膨胀1.2倍,降粘率达到40%;预测到CO₂-原油的最小混相压力为29.85 MPa,有望在油藏条件下实现混相驱,采用惠尔凯公式计算得到CO₂在原油中的扩散系数为(4.96-9.55)×10^-5 cm~2/s;在CO₂-原油混相状态下,CO₂-原油相渗曲线将向右侧移动,非混相驱状态下CO₂驱具有较大的残余油饱和度;(2)压力衰竭生产过程中,产油速度逐渐降低但持续时间较长,诸多因素对生产效果有重要影响;当地层压力下降至泡点压力之下时,可发挥溶解气驱作用,获得较高的采收率;页岩油储层基质渗透率越大、裂缝半长越长、裂缝导流系数越大、压缩系数越大,累积产油量越大;(3)注CO₂吞吐可以提高页岩油产量,其主要机理为CO₂在原油中的溶胀、降粘、扩散及溶解气驱作用;整体上,对CO₂吞吐效果影响较为显著的因素主要为储层原始物性(如基质和天然裂缝渗透率、压缩系数等),其次为压裂改造参数(如裂缝半长和导流能力等),最后为操作参数(如焖井时间、扩散系数等);由于储层压裂改造体积有限,注入的CO₂波及原油较为容易,而CO₂向压裂改造区以外的致密储层进行传质要困难而缓慢的多,使得注采操作参数对CO₂吞吐效果的影响显著度较其他因素较小,因此认为压裂改造区的物性及周围原始储层物性是影响页岩油藏CO₂吞吐效果的主要因素,CO₂吞吐在页岩油藏的适用性需要进一步深入研究。