世界上稠油资源极为丰富,全球稠油储量超过6万亿桶。在稠油油藏的热采中,蒸汽吞吐和蒸汽驱两项技术应用最为普遍,但是由于油藏压力和热损失的限制,这两种热采技术对于埋深大于2000m的超深层稠油油藏开采效果并不理想。由于注气开发效果几乎不受埋深的影响,并且CO₂在稠油中的溶解度较高,降黏膨胀效果明显,因此对L区块的超深层稠油,拟采用先期CO₂吞吐,待地层压力下降至合适范围后,再转热采的开发方式。针对L区块的超深层稠油油藏,室内实验测定了 L区块地层原油的PVT特性,研究了地层流体注入CO₂后的相态变化;制备了三维大尺寸人造岩芯并进行了物性测试,利用三维物理模型进行了CO₂吞吐实验研究。论文的研究成果和认识如下:(1)地层原油注入CO₂之后,随着CO₂注入量的增加,地层原油的体积系数、饱和压力和溶解气油比逐渐增大,而密度和黏度逐渐降低。(2)CO₂溶于稠油后可以显著降低稠油黏度,建立了饱和CO₂的稠油黏度计算模型,该模型对于高温高压条件下饱和CO₂的稠油黏度计算具有可靠精度。(3)在稠油油-水相渗曲线中,水相的相对渗透率很低,残余油饱和度较高,残余油饱和度下的水相相对渗透率偏低。在稠油油-气相渗曲线中,气相的相对渗透率很低,残余油饱和度较高,残余油饱和度下的气相相对渗透率偏低。气驱油过程中气相更容易发生气窜和滑脱现象,使得气驱油的驱油效率相比于水驱油更低,残余油饱和度更高。(4)在CO₂吞吐的开井生产阶段,随着地层压力的下降,累积采油曲线与平均地层压力的关系曲线呈现不同的斜率,这表明地层中存在不同的渗流过程;随着吞吐轮次的增加,CO₂吞吐的作用区域半径逐渐增大,过饱和区和拟饱和区半径逐渐扩大,远井端的欠饱和区域被不断压缩甚至消失。(5)裂缝的存在,使得吞吐过程距离裂缝较近的测压点压力响应较早,响应幅度也较大。焖井过程中,距离裂缝较近的测压点压力高于距离裂缝较远的测压点,随着焖井时间的延长,各测压点压力逐渐趋于相等。开井阶段初期距离裂缝较近的测压点压力低于距离裂缝较远的测压点。裂缝的存在改善了近井地带的油气渗流条件;井筒附近的裂缝增加了泄油面积,提高了泄油效率和扫油效率。(6)在CO₂吞吐的开井生产阶段观察到"泡沫状"原油的采出,分析了泡沫油溶解气驱的产生机理及其对提高稠油油藏采收率的作用,并对其形成过程及影响因素进行了研究。