在所有的水驱残余油类型中,簇状残余油所占的比重较高,但是目前有关簇状残余油的研究较少,大多数工作都是在微观仿真模型上进行,不具有针对性且实验重复性差,并且没有系统量化研究簇状残余油的微观驱替及其相关影响因素。因此,本文从微观可视化驱油实验平台的建立、驱油体系的确定、水驱后簇状残余油的形成、聚合物驱替及其影响因素等方面展开研究,认识簇状残余油的微观驱油规律,为簇状残余油的开发及相应驱替液的筛选提供依据。主要内容如下：首先,根据储层中簇状残余油“大孔包围小孔”的孔隙结构,设计专属于研究簇状残余油的微观模型,其中包括4种小孔道宽度相同(8μm)但大-小孔道变径比不同(3倍、5倍、8倍、10倍)的微观模型和4种大-小孔道变径比相同(5倍)但小孔道尺寸不同8μm、12μm、16μm、20μm)的微观模型；在此基础上,根据可视化要求,通过对透明材质的筛选和现有加工工艺的调研,制作符合实验要求的微观物模芯片；将该微观物模芯片与微量注射泵(最小2nL/min)、实时压力采集系统、视频采集系统配套使用,为后续实验打好基础。其次,通过达西公式测定微观模型的渗透率,通过聚合物溶液的临界粘弹性速度确定微观驱替线速度,计算出相对应的剪切速率；通过高级流变仪剪切速率扫描测试,筛选出剪切速率为30.7s-1下同剪切粘度分别为10mPa·s、30mPa·s、50mPa·s的甘油、HPAM和疏水缔合聚合物CP-1驱油体系,同时测试了驱油体系的第一法向应力差,为后续微观驱替实验做好准备。再次,利用微观可视化驱油实验平台研究了水驱后残余油的形态及驱替线速度和孔隙结构对簇状残余油形成的影响。发现水驱后微观模型外围高渗区采收率高达70%以上,水驱后残余油以分散型为主,中间低渗区采收率多在5%以内,能够形成结构完整的簇状残余油,且实验重复性好；水驱速度较高(6m/d)时,容易破坏簇状残余油结构；水驱速度较低(0.8m/d)时,水驱后高渗区有大片残余油滞留,本文选用3m/d作为驱替速度。微观模型孔隙结构参数改变对水驱的影响不大,能形成完整的簇状残余油。最后,在45℃下,研究聚合物驱替簇状残余油及其影响因素。发现,聚驱会沿着阻力较低的一条或数条流道突入低渗区孔道,然后发散向前推进,扩大波及体积,将簇状残余油推出流道,待驱替前缘突破簇状残余油后,仍然滞留在模型中的残余油将难以启动；驱替线速度增加时,簇状残余油采收率随之增加,主要原因是驱替线速度增加使驱替压力升高；当驱油体系粘度增加时,簇状残余油采收率激增；当驱油体系剪切粘度相同时,驱替液弹性越大,其有效粘度越大,驱替压力越大,簇状残余油采收率越高；固定小孔道宽度或变径比,当变径比增大时,簇状残余油采收率减小,当小孔道宽度增加时,簇状残余油采收率增大,但存在临界的变径比(或小孔道宽度),高于(或低于)临界值时簇状残余油采收率接近于零；当模拟油粘度增大时,簇状残余油采收率迅速减小。通过计算提高单位采收率时各影响因素的变化率,发现模拟油粘度、驱油体系粘度、驱替压力、第一法向应力差、驱替线速度对簇状残余油采收率的影响程度依次由大到小。