多孔介质内的多相流体流动问题是涉及到许多科学和技术领域的重要研究课题,对油气储层岩石这种特殊多孔介质中的多相流体流动的研究是其中的典型代表之一。传统的模拟油气减条件下的岩心实验研究是很困难而且很昂贵的。另外,在实验室测量中,由于岩心的微观孔隙结构、组份以及流体分布状态是不可直接被观察和控制的,无法进行深入的机理研究,所得的统计的和经验的关系都很难推广和适用于较复杂的情况。目前油气勘探开发的深入发展要求对储层中多相流动规律进行孔隙尺度的研究,因此,研究多孔介质微观流体流动机理的格子Boltzmann方法(LBM)倍受瞩目,并且成为本文的主要研究工具。本文研究了三类不同类型的3D数字岩心。一是用随机模拟方法构建不同粒径大小的3D数字岩心;二是由实验室微CT。得到的9块来自不同油田储层岩石和5块人工岩心的3D数字岩心样品;三是利用图像处理技术和随机顺序指示模拟方法,用现场可广泛取得的铸体薄片资料来重构3D孔隙介质数字模型,对有代表性的6块样品的铸体薄片进行3D重构。本文将这些最大程度地接近真实岩石孔隙结构的数字岩心与LBM模拟方法相结合来研究孔隙岩石渗流特性,以求得到绝对渗透率参数,经岩心实验结果的对比,证实了该方法在渗透率数值计算中的准确性,并兼具其它方法所无法替代的优势。同时,用伪势模型代替着色模型,考虑了流体之间的界面张力和岩石润湿性对岩石孔隙中流体分稚状态的影响,从理论上给出了两相不相溶流体界面张力因子Gf值的确定方法,对重构的3D数字岩心进行油水两相流动模拟以同时求出相对渗透率,提高了计算效率。模拟计算的相对渗透率曲线与实验室变化趋势一致。稳态和非稳态模拟能非常真实地再现相应的两相流体流动实验室测量全过程。本文建立的模拟方法将流体在多孔介质中的流动可视化,便于观察岩心驱替的整个过程和定量分析流体在储层岩石中的运动规律。可以取代部分岩心实验,并且能用来定量分析孔隙尺度的效应。本文还用这种数值岩心实验进一步对低孔低渗储层流体流动进行了模拟,并首次将微电子工程中微通道的相关概念引入低渗气藏微裂缝的研究中,引入反弹系数rb,对气体在微裂缝中流动的边界进行了全新处理,用改进的格子Boltzmann模型研究低渗气藏中微裂缝气体流动机理。本文最后对低渗气藏岩心气体流动的Klinkenberg效应进行了模拟研究,从微观机理上解释验证了实验室的宏观实验结果。