我国绝大多数油田储集层为陆相碎屑岩沉积,陆相沉积储层的物性较差,非均质性严重,开发难度大,常规的注水开采方式已无法适应工程需求,提高低渗层动用程度,改善非均质油藏开发效果,具有重要的社会经济价值。为了缓解油藏非均质性所引起的油藏开发的层间矛盾和层内矛盾,本文对非均质储层注采耦合和分层注水调控的数值模拟和理论分析进行研究,具体内容如下:压力控制注采交替的注采耦合方式可以提高低渗区的动用程度,实现增产、稳产的开发效果。在不同的开发阶段,压力控制注采交替的注采耦合方式通过调整注采周期满足储层内压力的波动幅度,保持储层压力水平。储层开发程度和压力控制阈值越大,注采周期越大。与固定周期的注采耦合方式相比,压力控制的注采耦合方式对于非均质高含水油藏的开发效果更为显著。压力控制注采耦合的增产效果取决于压力控制阈值和储层内高、低渗区间的油水交渗能力。压力控制阈值越大,交渗能力越强,该开采方式的增产效果越好。储层内高、低渗区间的油水交渗能力与地质参数密切相关。研究结果显示,层内非均质性是注采耦合效果优于常规注水的前提条件,复合韵律储层的注采耦合效果好于正、反韵律储层;对于层内渗透率差异大、低渗区占比大的储层,注采耦合的增产效果更为显著,储层纵向渗透率与水平渗透率的比值越大,层内交渗能力越强,注采耦合效果越好;对于岩石压缩系数和原油粘度小的储层,注采耦合易获得较好的增产效果;由于注采耦合缓解了储层纵向水相饱和度差异,削弱了毛管力窜流效果,随着毛细管压力增大,注采耦合增产效果下降。分层注水是缓解层间干扰,实现油层均衡驱替的有效技术。本文针对多油层和厚油层的分层注水效果展开研究。对于多油层油藏,油层间没有交互流动,基于剩余油饱和度法的分层注水技术能够有效实现各油层均衡驱替的开发效果;对厚油层油藏,层内细分注水优化技术能够缓解层内驱替不均衡情况。分层注水优化方向为注水量更多地分配给纵向位置高且渗透率较低的渗层,随着层内渗透率差异增大、纵向与水平渗透率比值减小,分层注水效果更为显著。厚油层的分层注水调控存在技术界限。由于厚油层各渗层间的交渗作用,分层注水调控只能改善注水井附近区域的原油动用程度,远离注水井的油藏区域将难以波及。针对这一问题,本文通过引入水线距离的概念描述分层注水的波及范围,采用极限水线距离表征分层注水调控的技术界限,当水驱前缘超过极限水线距离时,分层注水调控失效。极限水线距离的大小取决于不同渗层之间的水相交渗程度,从而与储层厚度以及层间渗透率差异等储层非均质性密切相关。研究结果表明,在非均质性较强及渗层厚度较厚的油藏实施分层注水更易得到较好的增产效果。同时实际油田分层注水模拟结果表明,分层注水能够有效改善水驱开发效果,但随着储层开发程度提高,分层注水优化的增产效果下降,这一结果验证了分层注水调控存在技术界限。针对分层注水调控无法波及远离注水井区域的缺点,本文采用分层注水与分层采油相结合的挖潜对策来提高油藏采收率,改善开发效果。综上所述,本文对压力控制注采耦合方式的效率及其影响因素、分层注水优化效果及其技术界限进行了研究。压力控制注采耦合方法可以满足储层压力波动幅度,提高低渗区注水波及范围;分层注水优化方法可以缓解层间矛盾,实现储层均衡驱替。这两种开采方法均可以提高非均质储层的水驱开发效果,对实际油藏的开发应用具有重要参考价值。