我国低渗透油藏分布十分广泛,储量丰富,在今后相当长的一个时期内低渗透油藏将是我国今后待发现石油资源及未来开发的主体对象,研究和开发好此类油藏对我国石油工业今后的持续稳定发展有着十分重要的意义。低渗透油藏与中高渗透油藏相比在渗流特征、微观渗流机理、渗流理论以及开发生产规律等方面均存在很大不同,主要体现在低渗透油藏中存在着非线性渗流,国内外很多学者对此进行了深入研究并发表了自己的研究成果,但至今在低渗透油藏微观渗流机理及渗流理论方面仍没有达成一致,仍存在着很多分歧。本文立足于基础理论研究,对低渗透油藏的微观渗流机理进行了新的阐释,为低渗透油藏渗流理论进一步的发展奠定了基础。在深入探讨低渗透油藏微观渗流机理基础上建立了新的非线性渗流模型,并首次系统阐述了低渗透多孔介质非线性渗流理论,随后给出了考虑非线性渗流后低渗透油藏的开发生产规律,旨在为低渗透油藏的高效开发提供理论指导。目前,国内外比较成熟的油藏数值模拟技术均是以达西定律为基础的,同时部分学者开发的基于拟启动压力梯度模型的低渗透数值模拟技术,同样未能考虑渗流曲线中非线性弯曲段的影响,模拟预测结果均存在较大的误差。针对现有油藏数值模拟技术并没有将低渗透多孔介质特有的非线性渗流特征反映出来的问题,本文给出了非线性渗流数值模拟技术关键问题的解决方法,建立了单重变形介质非线性渗流数值模拟技术以及裂缝性低渗透油藏非线性渗流数值模拟技术,使得数值模拟技术能够更加准确的应用到低渗透油藏开发实践中,为低渗透油田合理井网设计与方案评价提供科学指导。