为了研究水驱气藏在整个开发生命周期中的水流和气流模式，以及评估二氧化碳（CO?）和表面活性剂注入对提高气体采收率（EGR）的效果，我们使用自行设计的实验装置进行了不同渗透率和枯竭压力下的长芯置换实验，以模拟倾斜底水气藏。此外，还采用了核磁共振（NMR）技术来研究气藏整个开发生命周期中的流体存在状态。研究表明，对于中高渗透率的底水气藏，在注水枯竭开发阶段，有利的水-气流动比能够稳定水-气置换前沿，这是气藏生产的主要阶段。采收率可达到59.91–73.19%；然而，过高的渗透率会导致严重的水层通道现象，从而降低采收率。相对高渗透率（19.1 mD）的芯样在注水阶段的采收率比相对低渗透率（4.0 mD）的芯样低13.26%。排水产气阶段可以将采收率进一步提高5.52–9.13%，这有利于后续的气体/化学注入提高采收率。当气藏枯竭到一定压力（初始地层压力的40%或60%）时，切换到CO?注入阶段可以在CO?突破前进一步提高采收率3.51–4.73%。在相同条件下，注水前的枯竭压力较高（初始压力的40% versus 60%）可以释放更多的自然能量并排出更多水分，在排水产气阶段使采收率提高7.59%。充分的排水还可以提高气相流能力，在CO?注入阶段使采收率增加约4.72%。CO?注入的主要作用是补充能量并释放被困的水分；一旦发生突破，气体采收率会显著增加，但甲烷浓度会迅速下降。在CO?注入后，由于剩余气体量较少，切换到表面活性剂注入的效果有限，仅使采收率增加0.27–1.22%。现场NMR横向弛豫时间（T2）谱学对全生命周期实验中芯样的分析表明，在注水枯竭阶段，大孔、中孔、小孔和微孔都得到了充分开发。在CO?注入和表面活性剂提高采收率阶段，中孔得到了进一步开发。这表明甲烷的产生遵循“全孔隙利用”顺序。本研究的结果是基于相对均匀且较小的芯样获得的；因此，实验结论不能完全推广到具有强异质性和大尺度的实际气藏。然而，不同方案之间的相对性能趋势可以为现场决策提供指导方向。未来应扩展大规模实验室实验或实际井模式现场试验。
