储层的非均质性普遍存在，它是影响注水开发油藏水驱效率以及开发后期剩余油分布的重要因素。应用智能油田的实时调控技术可以有效控制过程、推迟水的突破时间、提高油藏的采收率。本文在文献调研的基础上将智能油田的实时调控理论应用于室内物理模拟实验以验证该方法的可行性。基于智能油田理论，研制了具备实时监测与实时控制功能的实时调控模拟实验系统；根据相似准则设计了平面非均质五点井网水驱油藏概念模型；研究了三维填砂模型的实验方法；开展了水驱油藏不同调控策略（调控井类型、调控方式、调控时机）对提高油藏采收率的室内实验。室内实验结果表明：主动调控方式与被动调控方式均能提高油藏采收率、减少地面产水、加快生产，主动调控方式可以有效地延缓高渗带水的突破时间，被动调控方式用于生产井的调控效果要好于注入井；调控时机在含水80%左右、调控时间间隔在60min左右时的调控效果较好；多次单项调控方式在开发早期效果明显、后期效果一般；混合调控（主动调控与被动调控交替进行）在提高最终采出程度、延缓生产井见水、减少产水量方面的效果要优于多次单项调控。基于室内实验所用的填砂模型，建立对应的油藏数值模型并以被动调控模式下的调控时机为对象开展了数值模拟研究。数值模拟结果与室内模拟实验结果的变化趋势相一致，表明实验所用方法的正确性和结果的可靠性。水驱油藏调控策略的实验研究结果对现场水驱开发管理有一定的指导意义。