随着油田勘探开发形势的日益发展,我国各大油田勘探开发难度日益加大,勘探对象已由常规储层转向复杂储层。由于复杂储层具有岩性复杂,储集空间复杂,厚度较薄,非均质性强等特点,导致对复杂储层岩心开展岩石物理实验困难,限制着对复杂储层的测井评价。数字岩心技术作为新兴的数值模拟方法,已逐渐在复杂储层岩石物理特性研究中发挥重要的作用。本论文研究的目标主要是具有裂缝和层状结构的复杂储层,利用数字岩心技术构建了含裂缝的岩心和层状砂岩岩心,研究了裂缝和层状结构对复杂储层岩石电学和声学特征的影响,弥补了传统岩石物理实验的不足,研究裂缝和层状结构对岩石电学特征和声学特征的具体作用和影响规律从而为复杂储层测井新方法、新理论的产生奠定基础。本文详细介绍了利用X射线CT和过程法构建孔隙性数字岩心的方法,然后根据研究对象,采用分数布朗运动模型构建了具有自仿射分形特征的粗糙裂缝,将裂缝叠加到只含基质孔隙的数字岩心上构建了裂缝性数字岩心;采用改进的过程法构建了层状砂岩数字岩心,然后基于构建的数字岩心利用两相不相溶格子玻尔兹曼方法模拟了孔隙空间中的油水分离过程,确定了在油水之间的相互作用力(表面张力)以及油水与岩石表面之间相互作用力(润湿性)影响下储层岩石孔隙中的油水分布,为开展复杂储层岩石声电特性模拟研究奠定了基础。将数字岩心技术推广到了复杂储层电性研究,利用有限元方法研究了裂缝宽度对地层因素、胶结指数的影响,并研究了不同缝宽条件下含水饱和度与电阻增大系数的关系,进一步研究了裂缝宽度和裂缝角度对电性各向异性的影响。结果表明:由于裂缝的存在,影响流体在储集空间中的分布状态,随着裂缝性岩心总孔隙度的增大,地层因素减小,但地层因素与总孔隙度在双对数坐标下仍为线性关系。胶结指数随着裂缝孔隙度的增大而减小。当裂缝宽度较窄,与孔喉半径平均尺寸相当时,对RI-Sw关系曲线没有明显影响;当裂缝宽度较宽,与基质孔隙构成双孔隙系统时,RI-Sw关系曲线是非线性的,相同含水饱和度下,裂缝宽度越宽,电阻增大系数越大。裂缝的存在使岩心横、纵向电阻率出现差异,裂缝性岩心电性各向异性系数不仅受裂缝孔隙度影响,也受裂缝角度的影响。传统的阿尔奇公式不能描述层状砂岩岩心的电性特征,当电流平行于砂岩薄层流动时,在双对数坐标系下含水饱和度与电阻增大系数之间是非线性关系。层状砂岩电性各向异性系数是含水饱和度的函数,层状岩心电各向异性系数随着含水饱和度的变化比较复杂,关系曲线呈横“S”型。将数字岩心技术推广到了横向各向同性介质的弹性研究。研究了裂缝开度与流体性质对裂缝性岩心弹性参数的影响规律以及夹层特征和流体性质对层状砂岩岩心弹性参数的影响。结果表明:干岩石状态下,随着裂缝开度的增大,垂直裂缝方向和平行裂缝方向的刚度矩阵元素发生偏离,平行于裂缝平面的刚度元素随裂缝开度变大变化较小。垂直于裂缝平面的刚度元素,随裂缝开度的增大逐渐增大。随着裂缝开度的增大,纵横波速度都逐渐减小,当裂缝开度足够大时,纵横波速度趋于0。当裂缝性岩心饱含流体时,随着流体体积模量的增大,横波速度整体呈增大趋势,但变化微小;纵波速度逐渐增大,增速逐渐变缓。随着流体体积模量的增大,纵横波速比逐渐增大,增速逐渐变缓,当储层储集空间含有油或者水时,纵横波速比变化不大,但储集空间含有气时,纵横波速比急剧减小,说明利用纵横波速比可以识别裂缝性含气储层。干岩石状态下层状砂岩岩心刚度元素的变化既要考虑岩石粒径的影响,又要考虑孔隙度变化的影响。饱和流体的层状砂岩,纵横波速度随流体模量的变化不大且几乎平行。