水驱是开发油气资源的重要手段,我国超过70%的油气资源通过水驱采出。此外,中国东部多数油田都已经进入高含水期甚至特高含水期,但油田整体采出程度仍然较低。由于高含水期剩余油的“非连续”分布,基于达西定律发展而来的油水两相渗流理论已无法准确描述孔隙尺度的两相流动过程。本研究基于Navier-Stokes（N-S）方程的微观两相流模型,在孔隙尺度研究油水流动状态及规律,以揭示非连续油相在孔隙尺度的运动规律及其动力学机制。主要结论如下:首先,通过研究单一粗糙喉道内的水驱油过程,发现理想光滑喉道内的水驱油流量显著偏高,喉道壁面粗糙性对于水驱油过程存在显著影响。壁面粗糙性会促进注入水粘性指进现象的形成,导致较低的采收率及较早的见水时间,并分析了壁面润湿性、毛管数大小及粗糙度等因素对粗糙喉道内油水两相流动的影响;其次,构建了复杂二维多孔介质模型用以研究高含水期剩余油分布及其形成机理,并在孔隙尺度探究表面活性剂驱、聚合物驱提高采收率机理及其影响因素。结果表明孔隙结构、壁面润湿性以及毛管力是影响高含水期剩余油分布与类型的主要因素。表面活性剂驱的低界面张力特性在提高洗油效率的同时也会提高微观波及系数,但其提高采收率的同时也会缩短无水采油期。聚合物驱通过减小不同尺寸喉道内的动阻比来提高波及系数。此外,表面活性剂提高采收率的效果与其使用时间存在密切相关性;第三,通过研究微观多孔介质内的水驱油过程建立了相对渗透率与微观油水分布之间的联系,结果表明水驱特征曲线在高含水期上翘的内在原因是水驱进入高含水期后,多孔介质内的剩余油由连续相变为非连续相,流动过程存在卡段、变形及滞留等过程,油相流动能力快速下降。壁面润湿性、油水粘度比及多孔介质非均质性对于水驱特征曲线在高含水期上翘时的临界含水率均有影响。本文基于N-S方程在孔隙尺度研究油水两相运动规律,并构建了微观油水分布及宏观多孔介质相对渗透率间的关系,为高含水油藏开发及相关油藏工程方法提供了理论支持。