为了提高现有油田的采收率，三次采油技术得到日益广泛的应用。但是采收率的多少与储层岩石微观孔隙结构息息相关，对于岩石来讲，同样的孔隙度和渗透率可产生不同的采收率，微观孔隙结构的形态决定着微观剩余油是否能够被采出。本文在充分调研国内外有关储层岩石微观孔隙结构研究方法的基础上，利用原子力显微镜和扫描电子显微镜对原始岩心在微米和纳米尺度上进行表征，得到了储层岩石的原子力显微镜和扫描电子显微镜表征图像。确定了使用分形理论对储层岩石的微观孔隙结构进行研究的方法。对原子力显微镜图像采用面积与周长法及宽度法分别进行分形维数的计算，对扫描电子显微镜图像只采用面积和周长法进行分形维数的计算。使用Image-Pro Plus软件对扫描得到的原子力显微镜和扫描电子显微镜图像进行前期处理后，在3×3、5×5、7×7邻域平均的情况下，分别进行二次、三次、四次、五次滤波；然后应用Image-Pro Plus软件进行面积和周长的测量，以及应用Matlab完成宽度及个数的统计；对得出的相关数据分别进行分形维数的计算，分析比较分形维数的变化；根据分形维数的变化确定比较优异的图像处理法。得出的结论如下：（1）油藏储层岩石原子力显微镜和扫描电子显微镜图像具有分形特征。（2）原子力显微镜和扫描电子显微镜图像在不同的阈值下具有不同的分形维数。（3）采用面积与周长法对原子力显微镜图像进行分形维数的计算时，在3×3邻域平均的情况下，二次和三次滤波是比较理想的滤波状态；在5×5邻域平均的情况下，四次滤波是比较理想的滤波状态；7×7邻域平均这种情况不适合对原子力显微镜图像进行分形维数的计算。（4）采用宽度法对原子力显微镜图像进行分形维数的计算时，3×3邻域平均是比较合理的图像处理方法。（5）采用面积与周长法对扫描电子显微镜图像进行分形维数的计算时，不能确定哪种图像处理方法比较合适。（6）原子力显微镜图像和扫描电子显微镜图像相比较，原子力显微镜图像更能体现实际意义。