鉴于当前油田生产和环境之间的矛盾以及对化学驱体系需求量的日益增加,开发稳定、高效、绿色驱油体系成为了今后研究的一个重要方向。本文以“来源丰富、可降解、无污染”的生物质高分子材料—纳米纤维素为研究对象,通过化学改性的方法,构建出三种具有粘弹性的纳米液驱油体系(NC、NC-KY、NC-KYSS)。通过纳米纤维素物理性能,油-水-固三相间的界面作用,驱油效率以及渗流规律等方面的研究,形成性能最优异的两亲性纳米液(NC-KYSS),研究了纳米纤维素的化学结构、物理性能、流动行为和驱油效率,揭示纳米纤维素的驱油机理,为该“绿色”纳米液驱油体系的开发以及在油田现场的应用提供理论基础和实验依据。首先,对三种纳米纤维素的耐盐性、耐温性、微观形态、流变性以及分散性等物理性能进行了研究。结果表明三种纳米纤维素溶液均表现出剪切稀释性和粘弹性。改性后的纳米纤维素溶液依然保持纤维网状结构,因表面基团作用,纳米纤维素分子间的静电排斥力和间隙增大,热稳定性、分散性和耐盐性得到改善,进而形成基于NC-KYSS制备的纳米液。其次,通过岩心表面润湿性,油水界面张力以及纳米纤维素溶液的乳化性能,分析纳米纤维素对油/水/固三相界面行为的影响规律。研究结果表明,纳米纤维素能够“楔形”吸附在岩石表面,“剥离”油膜,使其表面的润湿性从亲油性反转为亲水性。纳米纤维素能够降低油水的界面张力至0.4mN/m,改善微观驱油效率。纳米纤维素能够乳化原油,形成的乳状液较为稳定。随后,通过物理模拟驱替实验,研究了注入PV数、岩心渗透率、原油粘度以及岩心非均质性对驱油效率的影响。结果表明,随着纳米纤维素注入量和岩心渗透率的增加,采收率增幅不断升高直至平稳。当原油粘度较高时,纳米纤维素提高采收率的潜力较大。注入的纳米纤维素能调控高渗层,启动中低渗层,进而提高原油的动用程度。最后,结合微观可视化驱替实验,明确油水渗流特征及驱替行为,揭示波及体积和洗油效率的协同作用,阐明纳米纤维素提高采收率的作用机理:纳米纤维素能够乳化原油,形成O/W型乳状液;纳米纤维素能够“剥离”孔隙表面的油膜;因纳米纤维素具有粘弹性,能够拉拽原油成“油丝”,改善流体的流动能力。综上所述,通过化学改性制备的两亲性纳米纤维素溶液,因其独特的性质,在提高采收率技术方面具有应用潜力及深入研究价值。