长庆油田H3区块属于特低渗油藏,注水压力高,且水驱效果差,采用CO₂驱油技术改善开发效果。但裂缝的存在会造成油井过早气窜,使得注气有效利用率较低,因此有必要对CO₂驱气窜规律及其防窜措施进行实验研究,为矿场进一步提高提高特低渗油藏CO₂驱采收率提供参考依据。采用室内岩心驱替实验,系统分析了地层条件下特低渗油藏CO₂驱替过程中的生产特征与气窜规律,同时考察了层内CO₂相态以及非均质性等因素对CO₂驱气窜规律的影响。在此基础上,研究了泡沫防窜体系、PLS凝胶防窜体系以及两级封窜体系的适应性界限及各项工艺参数指标。研究结果表明,特低渗油藏CO₂驱油过程可细分为三个阶段:无气采油阶段、见气阶段以及气窜阶段。其中,见气阶段的产油量对CO₂驱采收率贡献最大,可视为提高采收率的关键阶段。随着注入压力的升高,CO₂会由气态逐渐变为超临界状态,最终会实现与原油的混相状态,CO₂驱替效果也随之增加,然而随着储层非均质性的增强,CO₂驱替开发效果逐渐变差。可见,维持地层驱替压差和改善储层非均质性可以控制注入气体的流度、延长CO₂驱的见气阶段,是改善特低渗油藏CO₂驱提高采收率效果的主要有效途径。通过优化各防窜体系,给出了泡沫防窜体系、PLS凝胶防窜体系以及两级封窜体系可以适用的储层的非均质性程度,确定了防窜体系的最佳注入量、最佳注入速度和最佳注入时机。开展三维物理模拟实验研究,验证了三种两级封窜体系对非均质性严重且裂缝发育油藏有着很好的适应性,为矿场选择合理的CO₂驱防窜工艺提供了实验依据。