近年来,砂岩和碳酸盐岩的大量室内岩心实验和矿场应用都已证实,低矿化度水驱可在二、三次采油阶段中有效地改变岩石润湿性,提高原油采收率。低矿化度水驱相比其他提高采收率技术而言,具有驱油效率高,易注入地层,简单易操作,低成本低污染等优点,一经提出便引起了石油行业的广泛关注。低矿化水驱增产机理众多,其中润湿性改变被公认为低矿化度水驱最主要的机理,但对于何种因素主控润湿性改变还没有明确的定论。另有学者提出,合理利用微粒运移机理,能有效地改善储层岩石物性与吸水剖面,从而实现均衡驱替和提高采收率的效果。本文基于胶体稳定性DLVO（Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek）理论与扩散双电层理论,建立了表征岩石-水膜-油滴界面间分离压力和黏土颗粒间受力的数学模型,从微观角度出发分析了低矿化度水驱矿化度、离子价型、水驱速度等因素对界面间分离压力和黏土微粒间受力的影响。结合Young-Laplace方程、相互作用势能理论与最大滞留浓度方程,计算了不同低矿化度水驱下的稳定水膜厚度、岩石润湿角和微粒运移量,对岩石润湿性与储层渗透率随低矿化度水驱的变化形成了准确预测,从而建立了低矿化度水驱与储层岩石渗流特性间的表征关系。为探究润湿性改变的主控机理和准确实现油藏数值模拟的方法,开展了岩心驱替实验历史拟合与数值模拟研究。针对纵向非均质油藏特高含水期层间干扰严重的问题,耦合微粒运移机理,开展了特高含水期转注低矿化度水驱数值模拟研究。根据孤东油田七区西52+3砂层组油藏实际区块的地质条件,建立了概念模型,耦合低矿化度水驱润湿性改变与微粒运移这两种提高采收率机理,开展了低矿化度水驱段塞注入参数优化研究,并优选出最佳开发方案。最后结合油田实例应用,综合评价了优选后方案在油藏区块中的实际开发效果。研究结果表明,降低注入水矿化度与二价阳离子浓度可增加岩石-水膜-原油界面间和黏土颗粒间的静电斥力作用,产生较厚的稳定水膜并引起黏土微粒的失稳与运移,从而导致岩石润湿性向亲水转变和储层渗透率下降。通过分离压力计算、改变油水相渗曲线参数与残余油饱和度,可以较好地拟合岩心驱替和岩石润湿角测量实验数据,充分验证了双电层膨胀是低矿化度水驱润湿性改变背后最主要的机理。特高含水期转注低矿化度水驱后,能有效地调节吸水剖面并缓解层间干扰问题,相比常规海水驱提高约3%的原油采收率,进而达到提高层间均衡动用程度与原油采收率的效果。本文可为低矿化度水驱配伍体系优化、油藏适用性筛选与开发潜能评价等研究工作提供初步的理论指导。