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采用理论计算与模拟实验相结合的方法，从非牛顿粘性和粘弹性流体在油藏孔隙中的微观流动特性入手，探索了驱油剂界面和流变特性在驱油过程中的综合效应和基本规律；建立了驱油剂在孔隙尺度下的流动与其渗流特性之间的内在联系；揭示了粘弹性驱油剂提高微观驱油效率的主要物理化学本质与定量规律。
驱油剂在孔隙尺度下的流动特性。根据油藏中孔隙结构的主要特征，将其简化成两类典型的模型：由收缩和扩张流道组成的孔喉模型；由倾角在0°～180°之间变化的盲孔构成的孔隙盲端模型。以孔喉模型为例应用理论与实验方法研究了牛顿驱油剂(水)、幂律驱油剂(黄原胶溶液)和粘弹性驱油剂(部分水解聚丙烯酰胺(HPAM))在收缩和扩张孔隙模型中的流动。结果表明，牛顿驱油剂的压力损失随流速增加呈线性增加；非牛顿驱油剂的压力损失随流速增加呈非线性增加：幂律驱油剂的压力损失随流速而增长的幅度逐渐变缓；粘弹性驱油剂的压力损失随流速增加急剧上升，且递增速率明显增大。在变截面(收缩和扩张)流道中，粘弹性流体的压力损失及其随流速而增加的幅度均远远高于具有相同粘性的纯粘流体。由此可推断，粘弹性聚合物溶液在结构复杂的油藏孔隙中的压力损失主要是其弹性效应所致。将粘弹性流体(HPAM)、幂律流体(黄原胶溶液)和牛顿流体(水)的渗流实验结果与这三种流体在孔喉模型中的流动计算和实验结果进行对比发现，每种流体在孔喉模型中的流动特性与其渗流特性在基本规律上是一致的。这说明，孔喉模型可以作为研究流体(尤其是粘弹性流体)渗流机理的基本模型，以此为基础研究驱油剂渗流特性的思路是可行的。
驱油剂在微管束模型中的渗流。探讨了幂律和粘弹性驱油剂在二维随机变截面微管束模型中的流动特性。该模型以单个孔喉模型为单元(单元的宽度和长度呈Haring-Greekorn随机分布)，通过串、并联方式随机组合而成。对于粘弹性驱油剂，只有当注入量达到一定值时粘弹效应才能明显的体现出来，压力损失随粘弹性的增加而显著增加。对于幂律驱油剂，压力损失随幂指数增加而增加。管束的非均匀程度对流动特性也有显著的影响。粘弹性流体在非均匀管束模型中的流量分布明显地比粘性相同的纯粘流体均匀。而且在非均匀管束模型中，流体的粘弹性越强，其在不同尺度管中的流量分布越趋于均匀。这表明，粘弹性聚合物溶液在油藏中的弹性效应对于提高波及效率比其粘性更为重要。
基于孔隙尺度流动的渗流模型。以Carman-Kozeny理论为基础，建立了驱油剂在多孔介质中渗流与其在单个孔喉模型中流动特性之间的关系，得到了驱油剂在均匀颗粒充填介质中的渗流模型。该模型可以估算粘弹性流体、幂律流体和牛顿流体的渗流阻力。
基于驱油剂在二维随机变截面微管束模型中流量与压降的关系，建立了能够反映流体流变性和孔隙介质非均质性的渗流模型，揭示了粘弹性驱油剂的渗流机理与基本规律。粘弹性驱油剂的渗流阻力随其粘弹性和孔隙介质非均质性的增加而急剧增大。幂律驱油剂的渗流阻力随幂指数的增加而增大。
针对油藏孔隙结构的主要特征及残余油分布基本形态，重点研究了三类典型残余油的微观驱替机理。所得结果有助于促进对化学驱机理的研究由孔隙尺度驱替现象的观测向物理化学本质和量化规律研究发展。
孔喉残余油滴的驱替机理。在传统的毛管数理论基础上，提出了微观毛管数的概念。微观毛管数可用于表征粘弹性驱油剂对孔喉残余油滴的驱替能力。根据对孔喉残余油微观驱替动力学分析，提出了临界驱替孔喉尺度和临界驱替界面张力的概念和相应的计算方法。研究结果表明，驱油剂粘弹性和界面特性的综合效应是决定孔喉残余油驱替效率的关键。
孔隙盲端残余油的驱替机理。从粘弹性流体在盲端孔隙模型中的流场特性出发，探讨了驱油剂驱替盲端残余油的微观机理。理论计算结果表明，随着驱油剂粘弹性的增强，流场逐渐向盲端深部发展，这一结果与Cochrane的实验结果是一致的。由此可知，粘弹性聚合物溶液驱替孔隙盲端残余油的重要机理之一是：向盲端深部发展的粘弹涡将滞留在盲端的残余油分散成可动的油滴，并携带至主流道，使之成为可驱动原油。
壁面油膜的驱替机理。根据对壁面油膜组成及分布特征的分析，采用变参数宾汉模型描述其流变性；考虑油/水相界面物理化学特性和力学平衡关系，建立了驱替壁面油膜的数学模型。作为探索，本文对这类界面化学与力学耦合问题进行了简化的理论分析和数值计算。研究结果表明，降低界面张力、增强驱油剂的粘弹性，有利于提高壁面油膜的驱替效率。