GT油藏位于大庆长垣萨尔图油田中部,该油藏自1981年开始投产,经过30多年的注水开发和数次重大井网调整,目前综合含水率高达95%,由于该油藏的非均质性较严重,且长年的常规注水开发使得油藏的非均质性加剧,造成平面、层间、层内开发矛盾凸显,特高含水期注水低效、无效现象严重,剩余油分布更加复杂。然而就目前的技术条件和经济效益而言,水驱开发仍是该油田的主要开发手段之一,因此要提高特高含水期油田的水驱采收率,就必须更加深入地了解特高含水期剩余油分布特点,明确特高含水期水驱油机理,分析和预测不同水驱措施的提采效果,为油田特高含水期的水驱开发调整提供理论依据。室内物理模拟技术是模拟油藏驱油过程、研究驱油机理的有效手段,但常规的一维和二维模型对于特高含水期非均质油藏的模拟效果较差,而本文采用三维物理大模型的尺度更大、实验结果更加接近于实际油藏,能够较好地研究特高含水期水驱油机理和剩余油分布特点。本文根据该油藏的基本地质特征,利用相似原理和相似准数的推导,将油藏原型参数转换为三维物理模型参数,研制了大型三维物理电极模型并用于水驱油实验,同时改进了以阿尔奇公式为基础的电阻率法用来测定剩余油饱和度分布情况,采用了更加适用于计算大模型电测波及系数的方法,再结合水驱结果综合分析特高含水期剩余油分布和水驱油机理。本文设计并开展了平面均质、平面非均质、层内非均质和层间非均质等4类水驱油大模型实验,通过建立特高含水期油水分布,然后展开特高含水期水驱增产措施,主要研究了非均质性、渗透率、初始驱替速度大小、提速时机等因素对水驱采出程度的影响,以及提速、井网调整、堵水等后期措施对不同非均质模型在特高含水后期的提采效果;同时利用实验数据对电阻率数据进行校正,得到含油饱和度的动态分布数据,用于研究特高含水期不同非均质模型水驱后期增产措施对剩余油分布的影响和驱油机理。实验结果表明,非均质性和渗透率是影响特高含水期水驱采收率和剩余油分布情况的主要因素,其中远离注采主流线和注水井的区域由于注入水难以波及导致剩余油富集,非均质性会使得相对低渗区域的驱油效率明显变差而导致含油饱和度较高。而针对不同非均质条件采取适当的后期提采方案,能够进一步提高水驱采收率。最后部分实验结论可以转换到油藏原型中,为特高含水期开发提出合理建议。