缝洞型碳酸盐岩油气藏是一种特殊类型的油气藏,其地质特征非均质性极强,储集空间类型丰富,一般由多个缝洞单元在空间上叠合形成,属于复合型油气藏。储集空间类型的多样性决定了其内流体流动模式的复杂性,在该类油藏的流体流动机理研究方面还存在着许多未被认识的领域,非常需要对缝洞型油藏从理论和技术上系统深入地开展研究。本文在分析总结缝洞型介质空间结构特征的基础上,通过进一步对复杂多样、非均质性极强的缝洞型介质进行简化,构建了典型的简单缝洞型介质概念模型;联合运用连续方程、Navier-Stokes方程和Level Set方程建立了缝洞型介质油水两相流数学模型,推导了利用间断有限元方法求解上述数学模型的理论公式;运用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对单缝概念模型和单缝单洞概念模型进行水驱油数值模拟,重点分析了油水流态、波及面积、水驱前缘和剩余油分布的基本特征。研究结果表明:①单缝概念模型的空间结构为标准的矩形区域,其水驱油过程一般表现为类活塞式驱替;②对于单缝单洞模型,当压差小于100Pa时,洞内驱替前缘均匀对称地向前推进,剩余油主要分布在洞的四个角落处,且左边两个角落处的剩余油量多于右边两个角落处的剩余油量;当压差增大到200Pa左右时,水相优先沿着中间轴线向洞出口处推进的趋势增强,水驱前缘到达洞出口处时,洞两侧的模拟油未被全部波及到,冲到洞左壁面的流体受到阻挡,形成回流,洞内开始出现漩涡;当压差继续增大到500Pa时,洞出口处两端出现明显的反射流,在卷吸作用下,有部分模拟油被卷吸在漩涡中。本文创新点在于应用20世纪90年代新发展起来的Level Set界面追踪数值方法来追踪缝洞型介质内油水运动界面。通过对缝洞型介质进行水驱油数值模拟,加深认识了缝洞型介质两相流动机理,对缝洞型碳酸盐岩油藏的高效开发具有重要的指导意义。