非均质油藏注水开发进入高含水期,生产井含水率急剧上升,注入水沿着强水淹层形成水流优势通道,弱、未水淹层内剩余油无法得到有效动用。针对非均质油藏这一开发现状,本文通过对储层微观孔隙结构特征进行研究,明晰非均质油藏剩余油的形成机理。提出基于水淹规律划分剩余油类型的新方法,并利用B-L含水饱和度模型以及电阻率法定量的描述了非均质模型高含水期剩余油的分布规律。为了进一步挖潜非均质模型内不同类型剩余油,提出了以聚合物为主体的多段塞逐级调驱调高采收率技术。通过聚合物在岩心内的流动性实验,明确聚合物在非均质油藏中的应用条件。对不同渗透率级差双管并联模型开展驱油实验,明确由强水淹层向未水淹层逐级调驱提高采收率技术的关键因素,提出了“封堵-调剖-驱油”模式的多段塞逐级调驱提高采收率技术,通过对封堵剂及驱油剂性能评价优选出各级段塞最佳的化学用剂,利用四层非均质模型优选出最佳的段塞组合及各段塞用量。依据电阻率法测定含油饱和度的方法,评价了多段塞逐级调驱技术的开发效果及剩余油分布规律。本文综合运用常规压汞、恒速压汞、铸体薄片、扫描电镜等技术,以大庆油田萨中地区葡Ⅰ组油层为研究对象,表征非均质油藏的微观孔隙结构特征。实验结果表明,随着岩心渗透率升高,平均孔喉半径增大,储层孔喉分布越趋于均匀,孔隙迂回程度降低,孔喉连通情况变好,储层内流体的运移能力变强。在相同注入压差下,油滴更易通过喉道半径大的毛细管,在大孔道内的渗流速度也更快,这种孔隙结构的差异是剩余油形成的重要原因。建立了基于水淹规律的划分剩余油类型新方法,将剩余油定义为四种类型:未波及型、波及不充分型、洗油不充分型和强水洗型。利用Buckley-Leverett含水饱和度模型及电阻率法分别对非均质模型中不同水淹层内的剩余油进行定量的描述。结果表明,非均质模型中强水淹层水驱采出程度达到51%,剩余油饱和度接近残余油饱和度;而未水洗层水驱后采出程度仅有6.7%,仍有大量的连片原油富集。不同渗透率级差的双管并联模型驱油实验结果表明,由强水淹层向未水淹层调驱的关键因素是强化扩大波及体积能力;由中水淹层向未水淹层调驱的关键因素是强化扩大波及体积能力的同时保证驱油体系的洗油效果;由弱水淹层向未水淹层调驱的关键因素是强化驱油体系的洗油能力。因此,提高非均质油藏原油采收率应在封堵强水淹层的基础上进一步调整吸液剖面,最后强化驱油体系的洗油能力。针对非均质油藏高含水期剩余油的分布规律,提出“封堵-调剖-驱油”模式的多段塞逐级调驱提高采收率技术。流动性实验结果表明:相对分子质量为3500×104的HPAM并不能有效的封堵强水淹层。因此有必要研制一种适用于强水淹层的高效封堵体系,配方由3000mg/L AISH1+1000mg/L Cr（CH3COO）3+100mg/L硫脲组成,成胶粘度为11021mPa·s,成胶时间为7天,能够实现非均质油藏强水淹层的深部封堵。在相同的聚合物浓度条件下,相对分子质量越高的聚丙烯酰胺溶液粘度、储存模量及损耗模量越大,本文选择相对分子质量为2500×10⁴的HPAM作为进一步调整吸水剖面的二级段塞。而相对分子质量为1900×10⁴的HPAM与磺基甜菜碱表面活性剂组成的二元复合体系界面张力可达到10^-3数量级,可作为逐级调驱技术的三级段塞。通过四层非均质模型优化了“封堵-调剖-驱油”模式的多段塞逐级调驱技术中各级段塞的尺寸,最佳方案在水驱基础上可进一步提高原油采收率19.7%。采用电极法对逐级调驱技术后非均质模型中剩余油分布规律进行描述,“封堵-调剖-洗油”模式的多段塞逐级调驱提高采收率技术对非均质油藏不同水淹层内剩余油均具有较好的开发效果。本文研究成果对非均质油藏高含水期进一步挖潜措施具有重要的指导作用。