为了保证我国的石油供应,需要加大海域油气资源的利用。目前,以气驱为基础的空气泡沫驱具有堵水不堵油的特点,在油田开采的实际应用中,有效地提高了采收率。但是,由于海洋油藏多为稠油油藏,并且受到海上平台操作条件的限制,空气泡沫驱的应用范围有限。借由微流控技术,可以生产尺寸稳定的气泡用于制备泡沫和驱油,同时利用微流控的实验平台可以对微观的驱油机理进行研究。因此,研究微气泡的驱油过程,对于海上油田的开采具有指导意义。为了研究微气泡驱油过程,本研究搭建了一套可视化微流控实验系统,对比了微气泡驱油与水驱油之间的不同,观察了微气泡驱油时流动规律。实验结果表明,水驱油的效果受时间因素影响较小,在油藏微流控芯片中水溶液在极短的时间内完成对于石蜡油的驱替。而初始的石蜡油分布条件则对驱油效果有较大的影响,含有残留水较多的通道比较容易发生驱替。随着流量的增加,水驱的效率有所提升,但是流量过大产生的剪切力阻碍了石蜡油由通道内流出,限制了水驱油效率的进一步提升。在微气泡的驱油过程中,实验观察到微气泡驱油效果的两种作用:“洗油”作用和封堵作用。微气泡的“洗油”作用指的是气泡进入到石蜡油中,降低石蜡油的粘性,增强石蜡油的流动性,并占据石蜡油与通道的间隙,从而使得水溶液更容易将石蜡油驱替;封堵作用则是利用气泡的聚集,对已经完成驱替的通道进行封堵,气泡使得相应通道流动阻力增加,从而增强了低渗透率区域石蜡油的驱替。实验还通过对比微气泡驱油和水驱油的效果,证实了微气泡相比于水驱具有更好的驱替效果。为进一步了研究气泡的驱油机理,本研究还采用开源的计算平台OpenFOAM对气泡的流动行为进行了模拟。利用T型结构的几何模型,模拟了气泡的生成过程,发现气泡的长度与水相流量为幂率关系,水相流率增加气泡长度减小,而与气相压力成线性关系,变化规律相反。模拟还发现了气泡的生成周期、气泡的间隔随着压力增加而减小,说明增加气相的压力可以增加泡沫的干度。利用Y型结构的几何模型得到了破裂和不破裂两种流型,模拟了气泡在分岔口处的流动行为,两种流型的转变为幂率关系,是一个经验关联式。气泡在流经分岔结构时,因为贾敏效应会引起通道内压力的增加,解释了微气泡驱油时封堵作用的机理。利用孔喉结构的几何模型,模拟了气泡在驱油实验中流经变径结构处的流动行为,观察到了气泡的融合现象。气泡在流经孔喉结构时,会产生涡流加大了水溶液对于壁面冲刷,从而解释了气泡的“洗油”作用机理。