一种注水油藏的合理分层方法，包括：S10建立若干典型注采井组模型；S20进行多层合注的数值模拟；S30以模拟的见水前各层储量的累积百分比、产量累积贡献率作洛伦兹曲线；见水后各层储量的累积百分比、产量累积贡献率作洛伦兹曲线，得到见水前、后洛伦兹系数；S40见水前、后均衡驱替准数计算；S50：引入LSTM神经网络进行模拟合理性监督，得到最终均衡驱替准数界限值；S60井组分层合理性判定。本发明引入洛伦兹系数作为评判标准，将综合考虑各动静态因素的见水前各层见水时间级差和见水后各层含水上升率级差作为分层注水经济技术界限，改善了注入水在纵向上分布不均的状况，提升了油田注水分层评价的准确性，提高了注水利用率，是改善注水效果的有效措施。