近十年来,随着非常规油气勘探的持续发展,对页岩油气、致密岩油气、煤层气等连续相油气藏的勘探开发快速深入,而超低渗透率是非常规油气开发主要掣肘。在纳米孔道中,由于纳米尺度效应,烷烃大多吸附在岩石表面或者由于孔喉的阻塞效应难以采出。研究表明,将超临界二氧化碳（scCO₂）注入非常规油藏中,不仅能溶胀原油降低原油粘度,还能显著降低油/水界面张力,进而有效地提高非常规油的采收率。由于常规实验手段在研究纳米孔道中的油气渗流规律受到极大限制。因此,本文采用分子动力学模拟方法,研究不同构型的纳米孔道中,超临界CO₂驱替吸附原油及促进原油通过孔喉的微观过程与作用机制。通过对比CO₂驱、水驱及水CO₂交替驱的驱油效果与驱油过程,发现水CO₂交替驱能够更为高效地剥离吸附态原油。CO₂和水段塞在水气交替驱中可发挥不同的作用:CO₂段塞选择性剥离并溶胀吸附原油中的非极性组分;水段塞能够与CO₂段塞形成良好的界面并将溶胀的吸附态原油推出孔道;进一步地,CO₂与水段塞间存在协同效应:较高的原油剥离效率、拓宽的孔道输运半径、促进孔道中水的排出等。最终提高纳米孔道中原油采出率。通过建立纳米孔喉模型,考察了油滴在输运过程中的能量变化和受力情况,发现油滴由大尺寸孔道进入小尺寸孔道过程受到较大的阻碍。定量计算发现油滴由大孔进入小孔需要跨越一个能量势垒,这个能垒是由油滴的形变能、油滴与孔壁间的相互作用及贾敏效应产生的毛细管阻力三者共同作用产生的。进一步地,当注入CO₂时,油滴通过孔喉的能量势垒减小,临界驱替阻力降低。深入分析表明:（1）CO₂能快速扩散进入油相溶胀油滴,降低油滴粘度,进而利于油滴形变;（2）CO₂能降低油水界面张力,进而降低贾敏效应产生的附加毛细管阻力;（3）CO₂能在油和孔壁间起到一定屏蔽和润滑作用,减小孔壁对油的滑动阻力进而促进油滴的快速运移。上述相关研究结果有助于揭示CO₂在非常规油藏开发中提高采收率的微观机理,对工程施工工艺设计及改进具有一定的参考价值。