油田开发后期,由于地层非均质的影响,地层中油水分布变得非常复杂,导致挖潜难度变大。目前主要采用测井、岩心分析、数值模拟、示踪剂测试解释方法对地层非均质性进行评价。其中测井和岩心分析的缺点在于仅限于提供井眼附近的渗透率垂向分布,以点盖面：数值解释法依赖历史拟合,但是由于调整幅度难以把握,拟合精度不高。示踪剂测试分为井间示踪剂测试和单井示踪剂测试,均能获得较大区域内的地层非均质性参数。其中井间示踪剂测试的施工周期较长,通常为数月至一年,而且工艺复杂,对现场条件要求较高。单井示踪剂测试施工时间短、成本低、准确灵敏、测定工艺简便、测定体积较大并且可调、工程应用范围广,是解释地层非均质性的理想方法。但是目前常规的单井示踪剂直接解释方法忽略全过程的扩散和吸附现象,解释结果误差较大,存在着局限性。本文对单井示踪剂测试解释地层非均质性方法开展进一步研究,取得的主要成果如下：(1)根据示踪剂的渗流机理,考虑示踪剂扩散、对流、吸附作用的影响,基于达西定律、费克定律、Freundlich等温吸附方程,建立了一个考虑因素更加完整的单井示踪剂的渗流数学模型。(2)在单井示踪剂测试原理的基础上,分别建立注入阶段、关井阶段、回采阶段的单井示踪剂测试地层非均质性解释法的数学模型,并对各阶段的数学模型进行求解,得到拟合地层物性参数的方法。(3)运用Csharp语言,编制了单井示踪剂测试地层非均质性解释方法的程序。(4)运用单井示踪剂测试地层非均质性解释法,针对双高渗透层储层和三高渗透层储层进行验证。结果表明：拟合所得的各层物性参数与目标值接近,误差较小,单井示踪剂解释地层非均质性方法可靠。(5)对示踪剂注入段塞总量、关井时间、地层中各高渗透层的渗透率比值、扩散度、关井阶段各层平均漂移速度等参数进行敏感性分析,提出单井示踪剂测试地层非均质性解释法所适用的施工参数和地层物性参数。(6)介绍单井示踪剂应该具备的特性、室内优选实验设计和单井示踪剂测试施工工艺设计。