实验表明，当油层中油水两相同时流动时，其相对渗透率与各自的饱和度有一定的关系，它可用曲线来表示。这种曲线称为油水相对渗透率图。在岩层的孔隙壁和微小孔隙中，水以吸附状态存在，而且是以束缚水的形态存在着，对于油流不太起阻碍作用，所以油层只出油而不出水，且油的相对渗透率很高。当油水饱和超过临界含水饱和度时，油层中的水开始流动，油的相对渗透率迅速下降。

随着含水饱和度进一步增加，油的相对渗透率急剧下降，这是由于孔隙中少量的水参与流动后产生水阻效应的结果。这就说明，当油井见水但含水很少时，油井产量将迅速下降，随着含水饱和度的增加，水滴汇成断续水流，水的流动阻力减小，相对渗透率增加，出现油水混流。当含水饱和度达到某一点时，孔隙中的油完全被分散开，被水隔成油滴或油片，此时油并不出油，只出水，这时的含油饱和度称为临界含油饱和度或者残余油饱和度。

不同的油层中，由于储油岩石特性、孔隙结构、流体性质及湿润性不同，所得的相对渗透率曲线虽然相似，但是临界含水饱和度和临界含油饱和度的位置却极不相同。