南海西部海域低渗砂岩油藏具有较低的渗透率、储层孔隙非均质性严重,孔隙和喉道的分布复杂,储层之间连通性确定难度大,难以精准分析剩余油的分布规律等特点。因此,深入研究低渗透储层岩石的孔隙结构和微观渗流机理,明确剩余油的分布,并在此基础上提供一些参考性的改善水驱开发效果的方法具有十分重要的意义。本文以目标区块的低渗透砂岩作为研究对象,在基于微X-CT扫描技术和核磁共振技术分析岩心孔隙结构基础上,综合运用微尺度X-CT扫描水驱油实验、介观尺度长岩心X-CT扫描水驱油实验、大尺度二维平板真实岩屑胶结模型X-CT扫描水驱油实验以及数字岩心图像分析等研究方法,开展了低渗砂岩油藏储层不同尺度水驱油机理实验测试研究和数字岩心应用分析研究,取得以下主要认识:(1)利用X-CT扫描技术和核磁共振技术对目标低渗油藏岩心的孔隙结构特征实验研究表明,岩样孔隙结构主要以小孔隙为主,中孔和大孔隙占比较少;总体上岩样的孔隙连通性较差,喉道半径较小,束缚水主要占据岩样中的较小孔道,岩样孔隙结构三维图像显示其特征符合低渗透砂岩的特征。(2)岩样微观水驱油实验过程X-CT扫描图像分析显示,随着水驱过程的进行,注入水主要是沿着孔隙空间中的大通道驱替出了油相,剩余油主要是以不连续的点状或者片状分布在剖面图的边角区域的较小孔隙中,整体来看,水驱油过程呈现出明显的微观孔隙分布非均质性的影响。(3)长岩心水驱油实验中,随着驱替倍数的不断增加,岩心中含油饱和度不断降低而含水饱和度不断升高,含油饱和度逐渐向残余油饱和度靠近。同时,岩心中同一时刻不同位置含水饱和度并非处处一样,岩心呈现出了孔隙分布非均质性的影响。(4)二维平板模型水驱油实验数字图像显示出水驱油过程中水驱前缘位置的变化以及水驱剩余油分布状态,水驱过程中注采井之间形成水流动的优势通道,其洗油效率较高,而在注入水波及不到局部区域富集剩余油条带。