新疆致密油储集层衰竭式开发采收率低、剩余油含量高,储集层具有中等偏强的水敏性,注水难度大,增产效果差。为了提高衰竭开采后储集层采收率,开展了室内CO₂吞吐物理模拟实验,研究了吞吐周期、生产压力、渗透率等因素对吞吐效果的影响,同时通过核磁共振测试分析了出油孔径范围。结果表明:随吞吐周期增加,周期采收率和累计采收率增速降低,吞吐效果变差;生产压力越低,累计采收率越高;渗透率越高,生产气油比越低、周期采收率越高、吞吐效果越好。经过8个吞吐周期,累计采收率增加16%～34%,约为弹性采收率的5～8倍,其中前5周期起主要贡献,占累计提高采收率的83.0%～91.7%。大孔道中的原油较小孔道先采出,第1吞吐周期,大于50 ms对应的孔道产油量占总产出的49.00%～73.66%。随吞吐周期增加,10～50 ms、1～10 ms对应的孔道产油量逐渐占据主导地位。研究认为,该致密油储集层衰竭开采后,采用CO₂吞吐能显著提高采收率,但吞吐周期应控制在5个以内。