低渗致密油藏渗透率低,注水开发无水采油期短,含水上升快,气水交替技术是可以有效抑制水窜和气窜的重要方法。然而气水交替过程中尚存在复杂的油气水三相渗流,关于低渗致密油藏复杂孔隙形态中油气水三相分布等问题研究较少,直接影响了该技术的发展及应用。本文首先开展了低渗致密储层的三维数字岩心重构,分析评价了圆形及角形孔隙中的水膜动力学,进而研究了考虑水膜作用的低渗致密油藏油水两相渗流特征。其次,对气水交替过程中的气相渗流特征开展了研究,建立考虑气体微尺度效应的孔隙网络模型,在此基础上研究了孔隙结构对气相渗流特征的影响。然后,研究了水膜对油气水三相渗流的影响,结合相渗滞后经验模型分析了气水交替过程中不同轮次的相渗特征。最后,基于本文理论研究建立了考虑启动压力梯度、相渗滞后及气相滑脱的数值模型,结合SJG区块开展了开发参数设计。本文取得的成果主要有:(1)重构了SJG区块典型岩心的孔隙网络结构。利用高压压汞法获取来自鄂尔多斯东部SJG区块4块岩心的孔径分布,并对结合纳米CT扫描进行数字岩心重构,为后续孔隙网络模拟奠定基础,结果表明重构后的岩心孔隙度和渗透率分别为7.64%和0.14 m D,与实验测量值8.98%和0.18 m D接近,能够较好反映岩心的孔隙结构特征。(2)改进了传统的油水两相孔隙网络模型使其能够考虑膜状水的影响。量化了油水体系微纳米孔喉中的水膜厚度,进而修正排驱和渗吸过程中不同形状孔隙内的流体分布、毛管进入压力及各相传导率,形成了适用于低渗致密储层的油水两相孔隙网络模型。研究结果表明当储层平均孔喉半径小于1000nm时,水膜对相对渗透率的影响不可忽略,水膜主要通过改变孔喉系统中的含水饱和度、流体连通性以及动态增厚变薄三个方面影响相对渗透率。(3)建立了考虑不同水相分布方式下的气相渗流三维孔隙网络模型。模型考虑了气水分布特征、真实气体性质以及气体多尺度传输机制,在此基础上研究了气水交替不同注入过程及孔喉特征对气相渗流过程的影响。研究发现注气过程中气相滑脱因子单调增大,而注水过程中气相滑脱因子先增大后减小,存在临界饱和度,该值受孔隙结构特征影响。(4)构建了考虑膜状水的油气水三相孔隙网络模型,进而形成了考虑启动压力梯度、相渗滞后及气相滑脱效应的气水交替开发参数设计方法。将前面建立的油水两相孔隙网络模型扩展到三相,结合三相相渗滞后模型,分析气水交替驱多轮次相渗滞后特征,最终建立可以与CMG交互的平台实现考虑相渗时变性的开发参数设计方法。研究发现不考虑水膜会高估注气过程中能达到的最大气相饱和度,进而影响气水交替开发效果预测及参数设计。