提高低渗透或特低渗透油藏中的原油采收率是缓解能源危机所要解决的根本性问题。为提高水驱后残余油的采收率,聚合物驱和表面活性剂驱是比较常用的手段。聚合物驱与表面活性剂驱在低渗透或特低渗透油藏中驱油的实际问题,其本质就是非牛顿流体在微尺度的多孔介质中的驱替问题。在单根毛细管内研究流体的驱替行为被应用于研究微观流体的毛细管作用以及界面现象。毛细管中的驱替理论基础——Washburn方程已被广泛用于单相驱替以及两相液-液驱替的流动行为解析。为了研究聚合物和蠕虫状胶束溶液的驱替行为,把非牛顿流体的幂律流体的本构方程替换牛顿方程与Washburn方程结合,对非牛顿流体在微米级毛细管中的驱替行为进行研究。本文通过自主搭建的水平毛细管驱替模拟仪测试多种流体在微米级毛细管中的驱替行为,并结合相应体系的Washburn方程进行数据解析；利用模型研究了聚合物分子量和孔径对聚合物在微尺度下驱替行为的影响,并结合实际驱替中的油藏条件探讨了油相组分、矿物质、管壁润湿性、聚合物浓度等因素对聚合物驱替的影响；根据表面活性剂堆积参数理论,组建了多个表面活性剂聚集体系,尤其重点研究了蠕虫状胶束溶液在微尺度下的驱替行为,对比聚合物溶液与蠕虫状胶束溶液两种增稠机制有所差异的体系在微尺度下驱替行为的差异。具体研究内容包括：(1)结合目前Washburn方程的推导方法,与幂律流体模型相结合,得到Washburn方程的幂律流体驱替模型。并讨论通过Washburn方程推算流体的粘度、毛细管压力与压力梯度的方法。(2)在高纯度的石英毛细管中,考察部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)水溶液驱替惰性气体氮气的驱替行为。通过在半径1.13-9.18 μm的毛细管内聚合物溶液驱气的驱替速率与外压的关系,讨论毛细管管径对聚合物溶液的表观驱替粘度的影响。研究发现HPAM溶液在毛细管中的表观驱替粘度随着管径的减小而减小,并且在半径为1.13μm的毛细管中的驱替行为转变为牛顿流体的恒粘度行为,通过流变、超滤、紫外-可见光谱、光散射、透射电子显微镜等方法表征,获得聚合物溶液在微尺度下的微观结构与孔径和表观驱替粘度的关系。(3)把癸烷、模拟油(含2%原油的煤油溶液)、聚合物浓度、疏水改性毛细管、注入水等现场采油的油藏条件元素加入到HPAM溶液在微米级毛细管中的驱替行为研究中。探讨油相成分、浓度、管壁的润湿性、电解质等因素对HPAM水溶液驱替行为的影响。研究发现油中的疏水成分和粘度均会使HPAM水溶液驱替的自发速度减缓甚至停止,而HPAM在毛细管中的表观驱替粘度与油成分无关,电解质压缩了聚合物线团而使得聚合物溶液粘度大幅下降,也使得HPAM溶液在毛细管中的驱替粘度下降；从毛细管压力的角度讨论了HPAM分子量、浓度、油成分与管壁润湿性等因素的影响；从压力梯度的角度说明聚合物驱油的过程是一个以外压驱动为主的过程。(4)以表面活性剂堆积参数理论为基础,以油酸钠(NaOA)为核心表面活性剂,构建了多个表面活性剂的聚集体体系,包括盐诱导与水溶助剂诱导两种方式,并且以水溶助剂CoAZOCmIMB诱导的聚集体体系还具有可逆的光响应性能。由小分子通过疏水作用自发组装的蠕虫状胶束溶液与HPAM溶液具有相似的增稠作用,但增稠机制有所不同。考察蠕虫状胶束溶液在微米级毛细管中的驱替行为,发现蠕虫状胶束溶液的驱替速率与外压关系与聚合物溶液有明显的差别；而蠕虫状胶束溶液的表观驱替粘度也受到了毛细管管径的影响,即使大幅改变蠕虫状胶束溶液的粘度,在毛细管中的驱替粘度变化不大。另外,还考察了胶束和囊泡溶液在毛细管中的驱替行为。在半径为1.13μm的毛细管中,表面活性剂的各种聚集体均会出现增稠或堵塞的行为,与HPAM溶液截然相反,说明了增稠机制不同导致了驱替粘度的变化也会有所不同。同时,表面活性剂聚集体均能够改善疏水毛细管管壁的润湿性,使得在疏水毛细管中的驱替行为与亲水管相似。本文主要研究了非牛顿流体——聚合物与蠕虫状胶束溶液在微米级毛细管中驱替时驱替粘度的变化,在不同管径中粘度变化必然跟聚集体的微观结构有着密切的关系,但是由于研究系统的复杂性和不可视性,难以获取直接的证据观察到在受限空间中聚集体的存在形态,这项探索有赖于后续对表征手段的发展和创新。另外,本课题组还初步尝试了生物流体在微米级毛细管中的驱替行为,发现生物流体对环境非常敏感,血液在离体后快速变化使得实验难以进行,这项工作在后续工作中需要对实验装置和实验方法进行改进和创新。这些未尽的研究望能引起本领域研究者的重视和兴趣。