深部地层温度压力条件下,低渗透岩石中CO2-CH4-H2O的毛细作用、气体的突破过程以及渗流特征是多种物理、化学机理共同参与并相互作用的复杂过程。深入研究这一过程中的各种现象与规律对于油气藏的开发、页岩气资源的开采及温室气体地质封存等实际工程问题有着重要的指导意义。本文以鄂尔多斯盆地低渗透砂岩为研究对象,在40℃和8.5MPa的地层条件下,开展了6组不同含水饱和度岩心的CO2气体以及CO2-CH4混合气体的突破压力实验。通过对岩心矿物组成、孔隙结构、含水饱和度以及不同气体成分与毛细突破压力及渗透率间关系的研究,揭示了低渗透岩石中的毛细作用及气体渗流特征。低渗透砂岩岩心孔隙度分布在6.45%-16.03%范围内,渗透率分布在4.03×10-3-4.27×10-1md范围内;主要的矿物成分为石英和长石,其次含有少量的方解石与粘土矿物。大孔所占比例最多,其次是中孔,微孔最低;平均半径处于0.03-0.16μm,最可几半径处于0.014-1.76μm之间。CO2气体的突破压力随孔隙平均半径及最可几半径的增大呈幂函数形式减小。当孔隙平均半径小于0.151μm且最可几半径不超过0.713μm时,CO2气体突破压力随岩心含水饱和度的增大呈指数上升趋势Pbt=a?ebSw。其中孔隙度为7.12%、平均半径和最可几半径分别为0.03、0.014μm及大孔比例仅占62.5%的岩心在含水率约37%的情况下突破压力仍高达7.83MP,充分证明了非饱和低渗透砂岩的密封能力。当岩心孔隙平均半径超过0.151μm,突破压力受含水饱和度的影响就很弱;在此基础上,如果最可几半径超过1.760μm,CO2气体突破压力基本不再受含水饱和度的影响。CH4的存在使得混合气-水的界面张力高于CO2-水的界面张力,导致混合气比纯CO2气体的突破压力大,且增大的程度与CH4浓度呈正相关关系。另外混合气突破压力随含水饱和度的变化不受上述岩心孔径的限制,均呈现指数形式的增长,说明在相同的含水饱和度条件下,气液界面张力对气体突破压力的影响力高于孔隙结构。地层条件下CO2有效渗透率随岩心含水饱和度的增大呈指数形式衰减Keff=α?e-βSw,并随孔隙平均半径及最可几半径的增大呈幂函数形式增大。相同温度压力条件下混合气体中CH4的存在而导致的低粘度与低吸附能力,使其更容易在孔隙介质中流动,使得混合气渗透率比纯CO2气体大,且增大的程度与CH4的含量呈正相关关系。最后通过对突破岩心后的尾气进行的气相色谱分析,发现由于CO2较高的吸附能力和溶解度,导致CO2在岩心中的运移受到牵制,而CH4则以较高的饱和度率先突破岩心。