注水开发是油田开发的主体技术,在取得显著开发效果的同时,也使得大部分油田进入高含水期,甚至是特高含水期阶段,注入水低效无效循环严重,稳油控水成为高含水油田开发的焦点问题。非均质油藏注水开发过程流体驱替规律、渗流场演化特征、优势渗流通道发育过程特征一直是油田的研究重点和难点,明确水驱规律和流场演化特征对指导实际油藏开发和调整具有重要指导意义。本文首先针对均质厚油藏、隔层不发育非均质油藏、隔层发育非均质油藏和隔层欠发育非均质油藏这四种不同隔夹层特征非均质油藏开展水驱油实验,明确了油藏物性和隔夹层特征对油藏内部流体运移的影响规律;然后,对实验过程进行数值反演,结合流线和洛伦兹曲线研究方法,揭示了井间驱替规律、优势渗流通道发育位置、发育过程,实现了发育体积的定量化表征,并研究了渗透率级差、油水粘度比和驱替速度对优势渗流通道影响规律,在此基础上开展了改善水驱方法研究和矿场典型井组实际应用。研究结果表明:1)隔层发育非均质油藏水驱效果最好,部分连通的隔夹层为油藏内部流体层间窜流提供运移通道,导致油藏见水早,水驱效果最差。2)平面上,流线呈纺锤形、上窄下宽,下部流线分布更加密集,隔层欠发育非均质油藏流线上下分布差异化程度最大;除均质油藏外,各油藏高速区均位于油藏下部油水井连线附近和近井小范围处;垂向上,受重力影响,不同特征油藏流线均呈现出下行趋势,隔层欠发育油藏最明显、最复杂,隔层发育油藏最弱;3)隔夹层可有效阻挡流体垂向运移,封堵高渗层后,油藏中上部优势渗流通道增加最为明显;连通层为油藏内部流体窜流提供运移通道,虽然增加了油藏中上部优势渗流通道的发育规模,但是层间干扰加剧,不利于水驱效果提高;4)优势渗流通道体积随渗透率级差增大而减小,无隔层发育非均质油藏中上部优势渗流通道减少最快,隔层欠发育非均质油藏最慢;优势渗流通体积随驱替速度增大,先增加后趋于某稳定值;低速时,驱替速度增加单位厚度累积产液量变异系数增加,层间差异性变大,高速时,驱替速度增加单位厚度累积产液量变异系数降低,层间差异减小;5)复杂结构井能提升水驱波及范围和波及效率;完整的隔夹层有利于高含水后期开发层系调整;焖井措施对提高非均质油藏水驱采收率效果不明显。