大庆油田老区中低渗三类油层水驱开发注入能力差、采收率低、开发效果不理想,因此针对大庆油田杏北开发区中低渗透三类油层开展了压裂渗滤强化采油技术现场试验研究并取得了较好开发效果。为了进一步改善中低渗三类油层压裂渗滤强化采油开发效果,本研究针对大庆油田杏北开发区中低渗三类油层压裂渗滤强化采油开发中存在的关键科学问题和技术难题开展了多学科交叉的系统研究。本研究围绕此项新技术具体完成了以下4方面的工作内容:(1)针对大庆油田杏北开发区储层流体特性开展了驱油剂性能评价实验并优选出了具有低界面张力、润湿反转性能、乳化性能良好、抗吸附性能强的驱油剂。开展了压裂渗滤强化采油提高采收率机理实验研究,量化了中低渗透三类油层压裂渗滤强化采油过程中弹性能、渗吸置换、驱替压差对提高采收率贡献。同时利用三轴应力试验仪测定了大庆油田杏北开发区三类储层岩心力学参数,为压裂渗滤强化采油裂缝扩展规律计算提供科学依据。(2)综合考虑相态变化、界面张力、吸附滞留、扩散/弥散、渗吸置换等物理化学作用机理,建立了中低渗透三类储层压裂渗滤强化采油驱油数学模型并研发了压裂渗滤强化采油数值模拟器,实现了压裂渗滤强化采油全过程动态数值模拟,为压裂渗滤强化采油驱替方案设计及参数优化提供了科学手段。(3)综合考虑裂缝内法向渗透压力、裂缝渗透系数的相互作用和岩体中渗透压力、渗流体积力、岩体渗透系数的相互作用,建立了压裂渗滤强化采油条件下流固耦合裂缝扩展三维数学模型,提出了新的有限元皮卡迭代计算方法,实现了压裂渗滤强化采油过程裂缝扩展规律预测及工艺参数优化。(4)以大庆油田杏北开发区三类油层的典型开发井组为研究对象,利用自主研发的模拟器开展了压裂渗滤强化采油全过程驱油动态数值模拟和裂缝扩展数值模拟研究。量化了压裂渗滤强化采油全过程相态变化、界面张力、流相粘度、岩石润湿性、吸附滞留、扩散/弥散等因素对驱油效果的影响规律。裂缝扩展数值模拟结果表明随着弹性模量的增加,裂缝半径显著增大,最大裂缝高度呈线性减小;施工排量的增加对裂缝半径的影响不显著,会较大的增加裂缝高度,并可有效地增加压裂液的纵向最大渗滤距离;压裂液粘度变化对裂缝半径、裂缝高度影响不大,但对垂向滤失距离影响较大,为了进一步扩大压裂液的波及体积,应选择较小的粘度。本文确定了三类油层的压裂渗滤开发提高采收率理论基础的研究和相关技术手段,对大庆长垣油田三类油层的高效开发提供了重要的技术支撑,推动了中低渗透油藏有效开发体系的发展和进步,具有重要的科学意义和工程价值。