大庆油田主力油层的开发已经进入高含水期,为保证油田的稳产能力,其三类油层的有效开发逐渐成为重要的研究方向。三类油层分布广泛,潜力巨大,但同时存在厚度薄、动用程度低、非均质性强、波及效果差的开发难点。化学驱作为大庆油田多年来提高采收率的主攻技术,已经臻于成熟,将其应用于三类油层有着改善油水剖面、提高驱油效率的前景,但具体开采方式需要进一步研究。针对三类油层开发的困难(主要是纵向波及系数低),本文从物模实验和机理分析等角度展开研究,目的是研究分层注采对大庆非均质三类油层开发效果的影响。针对研究课题,本文主要完成了以下工作:1、对实验采用的化学体系进行静态性能评价,掌握不同体系的流变性、稳定性和界面性能等性质。2、设计制作层内五点法井网三层非均质三维模型,模拟三类油层夹杂二类油层的典型非均质区块特征,并借助三维模型驱油实验分别研究笼统三元复合驱、分层水驱后三元复合驱、分层活性水驱后三元复合驱以及分层聚合物驱后三元复合驱等不同开采方式对三类油层开发效果的影响。3、通过实验过程中实时监测到的采出样品、压力以及电阻率等来计算分析采收率、含水率、地层压力、采出液组分浓度以及平面饱和度的变化。4、利用笼统注与分层注的单向流非均质模型示踪实验协助分析提高采收率机理。实验结果表明,三元体系所使用的石油磺酸盐结合弱碱可以降低界面张力到10~-33 mN/m数量级,具备良好的界面性能,而低分子聚合物溶液具有良好的增粘性、注入性以及抗剪切性。实验条件下,分层注采的开发效果普遍优于笼统注采。分层聚合物驱后进行三元复合驱的开发效果最佳,最终采收率可达65.83%;同时,低渗层动用程度最高,低渗层的最终残余油饱和度为34.51%。分层开发阶段注入的聚合物溶液利用黏弹性能够提高驱油效率,具体表现在能够改善流度,扩大波及体积;调整后续注入流体的流动通道,有效波及低渗层等。研究成果可以为大庆油田三类油层开发提供思路与理论支持。