油气藏储层岩石中流体流动规律的认识是是油气藏开发领域的重要研究内容。随着CT扫描成像技术的发展和计算机计算能力的提高,基于数字岩心的孔隙尺度流体流动模拟受到越来越多研究者的青睐。但是,油气藏储层是复杂孔隙结构的多孔介质,孔隙大小分布在不同尺度上,具有多尺度特征,常规的数字岩心模拟难以深入认识复杂多孔介质中流体流动的规律。为解决这个问题,本文基于多相数字岩心和单流域中自由流-渗流耦合的数学模型,建立了一种多尺度流动模拟方法,模拟了多尺度数字岩心中单相流动,研究了微孔隙对多孔介质渗透率的影响以及多尺度孔隙结构对多孔介质渗流的影响。论文研究的主要内容与结果如下。(1)应用CT扫描图像和多阈值分割方法,建立了多相数字岩心,包含孔隙相、岩石相和混合相。基于体积平均法,建立了自由流-渗流耦合的数学模型Darcy-Brinkman-Stokes方程。(2)采用有限体积法离散Darcy-Brinkman-Stokes方程,应用C++语言编写了多尺度流动模拟的计算程序。采用blockMesh工具实现了表征不同相分布特征的网格划分。在比较研究SIMPLE算法和PISO算法数值求解的基础上,优选计算稳定且收敛速度快的SIMPLE算法用于自由流-渗流耦合方程的求解。在二维多孔介质模型上进行了不考虑多尺度问题的常规数值模拟和多尺度流动模拟,验证了理论和方法的正确性。(3)微孔隙对渗透率影响的三相数字岩心多尺度流动模拟结果表明,微孔隙会严重影响数字岩心中孔隙通道的连通性,改变岩心整体的渗流能力。(4)多尺度孔隙结构对多孔介质渗流影响的数字岩心模拟结果表明,同一压力梯度下,孔隙半径越大的区域,对应的渗流速度越大。随着压力梯度的增大,渗流速度也增大。渗流速度与压力梯度之间存在线性关系。随着压力梯度增加,孔隙尺寸大的区域,渗流速度增长的越快。