随着国内油田逐渐进入高含水阶段,剩余油开发逐渐从层间、平面转向结合层内的综合立体挖潜模式,层内剩余油的挖潜成为关键。不稳定注水作为高含水期提高采收率的重要方法之一,在国外应用较为成熟,而国内起步较晚,缺乏完善的研究手段和必要的数据支撑,以深入认识不稳定注水在层内非均质储层的开发规律。设计了四组层内非均质模型,并依据实际开发情况,在常规水驱后转为不稳定注水。实验引入CT法分析驱替过程中油水饱和度特征,设置压力点分析储层内部压力变化情况,分析了常规水驱及不稳定注水的开发效果,并进一步认识了非均质厚油层不稳定注水过程中的压力变化特征及其压力扰动机理。常规注水油水饱和度分布结果表明,随着层内非均质性的增强,易在高渗层内形成优势通道,过早突破,开发效果迅速变差,其中反韵律储层开发效果更优于正韵律储层的开发效果。不稳定注水油水饱和度分布结果可明显观察到低渗层内水驱前缘推进,储层的整体含水饱和度明显提高,表明不稳定注水能有效扩大注水的波及范围。研究还发现在不同级差不同韵律时,波及的剩余油区域可能存在差异,渗透率且渗透率级差较小时主要波及低渗区域,渗透率且渗透率级差较大时,重力影响明显,正韵律主要波及低渗层,而反韵律除对低渗层有波及外,对高渗层顶部剩余油也存在一定的波及效果。此外,通过模型间采出程度对比,发现注入压力越大,储层非均质性越强,越有利于不稳定注水,并且正韵律储层的开发效果更优于反韵律储层的开发效果。对不稳定注水过程中模型的压力数据进行了分析并建立了压力变化场图,结果表明高渗区域的压力变化速度要快于低渗区域,由此在高低渗层间形成压力扰动,不稳定注水通过压力扰动推进水驱前缘,扩大了注水的波及范围;低渗区域的剩余油在压力扰动的作用下被带入到高渗区域,通过高渗通道开采出来;并且储层非均质性越强,注入压力越大,形成的压力扰动越强,不稳定注水开发的效果越好。研究为现场采用不稳定注水技术挖潜层内剩余油提供理论参考和指导,为室内实验研究提供方法和数据支撑。