CO2在低渗透非均质多层储层中的驱油特征与在单层储层中存在差异。为明确非均质多层储层CO2驱油特征，通过三管并联平行长岩心驱替实验，模拟低渗透非均质多层储层注CO2驱替过程，评价非混相和混相压力下连续CO2驱和水气交替驱后高、中、低渗透层的驱油效率，明确沥青质沉淀对非均质多层储层的伤害特征。结果表明，在非混相或混相压力下连续注入CO2，均会在高渗透层中快速突破，且混相压力下CO2突破时间早于非混相压力。突破后高渗透层对总采收率的贡献率大于91.7%，非混相和混相的中渗透层贡献率分别为5.6%和2.1%，低渗透层为0。CO2突破转水气交替驱后，CO2波及体积明显增大，中、低渗透层采收率大幅提高，然而中、低渗透层仍然是后期挖潜的主要方向。混相压力下沥青质沉淀对非均质多层储层的伤害主要在高渗透层后部，靠近出口端附近；而非混相压力下沥青质沉淀对储层的伤害主要在高渗透层前中部，靠近注入端附近，但伤害程度低于混相压力。