大庆油田经过多年的聚驱开发,平面及纵向非均质性进一步加强,优势渗流通道普遍发育,造成注入流体低效无效循环。针对该问题,选用大庆勘探开发研究院自主研发的预交联凝胶颗粒（PPG）,与三元复合体系复配,构筑了适合非均质性严重油藏的非均相复合驱油体系,充分发挥整体的协同作用,在实现大孔道封堵的同时,扩大中、低渗层波及体积,提高驱油效率,实现聚驱后进一步提高采收率。本文首先针对大庆油田一类油层储层物性参数,研制三层加厚非均质物理模型、长岩心模型和填砂管模型,为室内物理模拟实验奠定基础。通过长岩心驱替实验对三种PPG颗粒进行注入性评价;通过三管并联实验对三种PPG颗粒进行筛选,评价PPG颗粒与油层配伍性和封堵性;通过测试三种聚合物的粘浓关系优选聚合物分子量,同时评价其增粘性;通过界面张力评价实验,对石油磺酸盐和碱的含量进行优选;通过室内静置实验对非均相复合体系进行稳定性评价;通过一维填砂管实验对非均相复合体系进行渗流性能评价;通过三层加厚非均质物理模型驱油实验优选PPG和聚合物的最佳浓度和注入量。最后根据已有的实验基础,采用大型三维非均质物理模型模拟实际矿场,进行压力场分析和饱和度监测对比,同时与三元复合驱进行对比,进一步研究非均相复合体系的渗流场变化规律和驱油效果。本文得出:三种PPG颗粒都具有良好的注入性能;优选膨胀倍数为3,粒径0.15-0.3mm的PPG颗粒作为最佳体系,调剖效果最好,阶段采出程度为20.50%,含水率下降幅度为22.50%,压力增幅为1.3MPa,高、中、低渗层累积吸液比例分别为50%、31%、19%,PPG颗粒与油层配伍性和封堵性能较好;优选聚合物分子量2500万作为最佳体系,具有良好的增粘性;优选石油磺酸盐的含量为0.3%,碱的含量为1.2%;非均相复合体系具有良好的粘度保留率;非均相复合体系具有调剖和调堵的能力,在岩心中运移的过程是堆积——压力升高——变形通过——压力降低,驱替过程中压力波动明显,对大孔道形成封堵使后续注入液转向小孔隙,扩大波及体积;优选出非均相复合体系中的PPG浓度为400mg/L,聚合物浓度为1200mg/L,注入量为0.5PV;大型三维物理模拟实验表明:非均相复合驱后中、低渗层渗流场变化显著,中、低渗透层主流通道拓宽,含油饱和度下降,中、低渗层波及面积分别占模型面积的75%和66.7%,聚驱后非均相复合驱提高采收率值为15.8%,大于三元复合驱10.5%。