中东大型碳酸盐岩储层为礁滩沉积复合体,平面及纵向上储集物性分布十分复杂,非均质性主要表现在储集空间、岩性、物性、储集体规模的非均质性碳酸盐岩油藏包含超过世界50%的常规油气剩余储量,一般具有相对较低的采收率。中东地区已开发油藏以孔隙型碳酸盐岩油藏为主,总体发育边底水油藏,天然能量较弱。夹层的存在增强了储集层的非均质性,使油水运动关系复杂多变,是影响油藏开发效果的主控因素之一。物性夹层的存在使注入井和采油井间的流动连通性降低,对开发效果有较大影响。以目前已有碳酸盐岩储集层物性夹层的研究与应用为基础,本文采用物理模拟实验方法,研究多层纵向非均质油藏底部水平井注水、顶部水平井采油方式中物性夹层及其物性对开采效果的影响,结合数值模拟方法进行碳酸盐岩油藏碳酸盐岩夹层作用评价和开发优化。对物理模型开展了不同物性物性夹层及相应驱替压差对水驱规律的研究,建立了多组数值模型,通过t-Navigator数模软件进行了相应数模研究,对比在不同压差下的产油量及含水上升规律等,研究了该类油藏物性夹层及其物性对开采效果的影响。通过实验优化得到,当渗透率为1mD物性夹层模型的最佳驱替压差为9MPa,采出液见水时间更长,无水期采油时间更为稳定,注入水突破物性夹层的区域最大。物性夹层物性的致密程度会影响模型的开采效果。当物性夹层物性越差,采出液的见水时间越短、稳产难度更大同时,注水突破物性夹层的区域越小,使得物性夹层上方波及效率越低,未被波及的剩余油面积比例越高。有效地提高注入水突破物性夹层的能力和区域,提高物性夹层上方的波及效果,是物性夹层储层提高采收率的主要潜力对象。