位于渤海湾中南部海域的P油田属于大跨度薄互层岩性-构造油藏,该油藏具有埋藏浅、储量丰度高的特点。在前期笼统合注-主力层分采开发模式条件下,油田开发暴露出一系列复杂问题,主要表现出“低采出程度对应高含水率,剩余可采储量高”的主要矛盾。对于这类具有多油组、含油井段跨度大、非均质性强和纵向均衡动用难度大的薄互层油田,层系重组是油田开发中后期减小层间干扰影响、提高采收率的重要手段。从油田各种地质资料、实验室测试化验资料和生产数据入手,利用油藏工程方法和数值模拟技术开展了油田高效开发模式研究,论文取得了相应研究成果:(1)将钻取的储层岩心进行室内相渗实验测试,对储层油水多相渗流特点进行研究并分析了油水多相渗流、有效储层纵向高度分散性(渗透率差异、原油粘度差异和储层厚度差异)对油田高效开发的影响,确定了油田高效开发难点。(2)采用渗流力学油水两相非活塞驱替理论,研究了单层水驱过程中油水两相的渗流动态,按照流管分析法,将平面及纵向多流管水驱油动态进行等时叠加,得到了多层合采时生产井总的生产动态特征,研究了多层纵向非均质性对油田均衡开发的影响。(3)基于油藏薄互层强非均质性特点,建立具有实际地质特征的数值模拟非均质模型并对合采时纵向各油组动用情况进行分析,明确了影响油田均衡开发的层间干扰主要因素是“渗透率和原油粘度”。用典型井生产数据、实验室测得的流体高压物性数据和现场分层产能测试资料等,定量研究了层间干扰系数。(4)以P油田1区北为靶区,对目前开发方式和井网有效性进行系统性评价研究,从纵向均衡动用角度确定了分层系开发的必要性,引入并建立经济界限和厚度下限的开发层系重组综合评判数学模型,确定了油藏开发层系的调整界限,并以1区北为典型区块进行分层系划分重组方案设计和优选。(5)根据P油田1区北的实际生产数据资料,利用油藏工程方法和数值模拟开展了改善开发效果的技术对策研究,配套研究并提出井网井型、地层压力保持水平、采油速度、注采比等技术政策指标。