近年来,采用注气提高采收率技术发展迅速,其中又以CO₂吞吐提高采收率效果显著。CO₂吞吐技术主要通过溶解降粘、增溶膨胀机理提高原油产出能力。但对于非均质性严重的油藏,尤其是存在大量优势渗流通道的油藏,注入的CO₂会沿着优势渗流通道发生气窜,降低了CO₂吞吐增油效果。采用堵剂辅助CO₂吞吐能够封堵优势渗流通道,均衡注入剖面,扩大波及范围,提高吞吐效果。本文首先开展了堵剂辅助CO₂吞吐机理物理模拟实验。实验采用含有优势渗流通道割缝的大型真实岩石模型,完成了水驱后CO₂直接吞吐、CO₂吞吐第1轮次注堵剂和CO₂吞吐第2轮次注堵剂实验。实验结果表明,水驱过程中注入水沿高渗条带存在指进现象,形成优势渗流通道,CO₂直接吞吐仅波及优势渗流通道附近剩余油,吞吐3个轮次采收率仅为21%;CO₂吞吐第1轮次注堵剂实验中,堵剂会首先进入优势渗流通道,扩大CO₂与原油接触范围,有利于CO₂后期反排,吞吐3个轮次采收率达到了50.2%;CO₂吞吐第2轮次注堵剂实验中,一部分堵剂会进入第1轮CO₂吞吐后的残存气区,封堵了CO₂渗流通道,降低了CO₂注入量,吞吐3个轮次采收率仅为24.7%。建立了堵剂辅助CO₂吞吐机理数值模拟表征模型,对物理模拟实验结果进行了拟合,拟合精度达到95%以上。深入认识了CO₂直接吞吐和堵剂辅助CO₂吞吐提高采收率机理研究。结果表明,CO₂直接吞吐中,通过CO₂增溶膨胀作用,降低原油粘度,提高其流动性,使得近井地带含油饱和度升高;存在优势渗流通道的模型,CO₂直接吞吐时发生气窜现象,优势渗流通道两侧剩余油仍较为富集;注入堵剂后,一定程度上封堵优势渗流通道,使得后续注入的CO₂向优势渗流通道两侧渗流,扩大了波及范围,提高增油效果。以冀东油田G区CO₂吞吐区块为研究对象,对实施井生产动态进行分析,通过油藏数值模拟方法,讨论了静态参数、动态参数对堵剂辅助CO₂吞吐增油效果的影响规律,绘制了CO₂吞吐效果分区图版;通过“敏感指数”确定堵剂辅助CO₂吞吐增油效果主控因素为优势渗流通道级差、封堵半径以及堵剂封堵能力,即堵剂残余阻力系数。将封堵半径和残余阻力系数作为定量表征指标,建立了CO₂吞吐堵剂类型选择和用量优化方法,并在冀东油田典型区块进行了应用,取得了较好的增产效果。预测堵剂辅助CO₂吞吐优化方案相对CO₂直接吞吐方案,单井平均增油230t。