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储层微观非均质性普遍存在且影响着渗流特征。为了直观有效地表征和模拟储层微观非均质特征及其对水驱开发效果的影响，室内条件下研制了具有微观非均质特征的可视化填砂模型和砂岩岩心模型。分别采用录像观察和饱和度测试的方法，实验模拟并监测水驱开发动态，分析渗流特征及残余油的形成与分布，明确储层微观非均质性对注水开发效果的影响。两种模型实验结果表明：局部低渗形成的微观非均质性易使油水前缘不稳定，指进明显，出口见水较快，驱油效率较低；注水开发后微观非均质储层残余油主要分散分布在局部低渗部位以及低渗部位之间的水动力滞留带；