低渗油气藏是世界能源结构的重要组成部分，也是目前和将后很长一段时间我国油气工业界勘探开发的重要方向。由于变形或物理成岩作用形成的不连续面、以及开发过程中水力压裂等作用形成的人工裂缝，裂缝-基质双重介质系统广泛存在于低渗透油气藏中，研究其内多相流体的动力学过程与特征，对于低渗油气藏的开发具有重要的指导意义。　　低渗油气藏中的流体渗流已偏离线性达西定律的描述，非线性渗流模型是研究低渗储层中流体动力学的重要基础。本文结合前人的研究成果，提出了使用二次多项式形式的非线性渗流模型，用已开展室内渗流实验的岩心数据对其进行了验证，且对于非线性模型中各项参数的物理意义进行了严格的数理推论。对于裂缝-基质耦合渗流问题，常定窜流因子和现有的非稳态因子并不适用于低渗透油气藏，本文在非线性渗流模型的基础上构建了非线性的扩散方程，也就是低渗透基质-裂缝系统间窜流的控制微分方程;分别利用积分方法和矩方法导出了非线性扩散方程在前后两个阶段的近似解析解，并在此基础上构建了非稳态窜流因子的表达形式;新的窜流模型可以有效应用于低渗透基质-裂缝系统间的窜流计算，有限元数值模拟的结果验证了新因子在计算非线性非稳态窜流方面的准确性与可靠性。　　而对于裂缝-基质耦合系统中的多相渗流问题，本文研究了其中的一种重要现象——毛细管压力引起的自发渗吸，同样利用积分方法和矩方法得到了其动力学过程的控制微分方程在特定约束条件下的近似解析解，并以此构建了低渗储层中的非线性渗吸模型，新的渗吸模型完全基于低渗储层的非线性渗流理论，有效反映了低渗储层两相渗流的非线性非稳态特性。　　实验分析和理论研究表明毛细管压力存在动态效应，即其与润湿相流体的饱和度变化率相关，已有的物理实验表明低渗透油藏中的毛细管力动态效应对于油气渗流的存在着较大的影响。本文通过构造三种不同的饱和度变化速率的润湿相流体饱和度时变曲线，利用有限元数值方法模拟了三种饱和度曲线对应下的一维水驱油过程，在完全基于数学方法较少依赖于物理实验的基础上计算了毛细管压力曲线，数值模拟的结果同样表明低渗透油藏中存在较为明显的毛细管压力动态效应，且动态系数与介质的固有渗透率负相关，与润湿相流体的粘滞系数正相关，并通过与达西线性渗流模拟结果的对比表明了低渗油藏中非线性渗流产生的毛细管压力动态效应更为明显，动态系数更大。　　文章还采用了CFD-VOF模型对缝洞型油气藏中的多相流体动力学问题进行了数值模拟，VOF模型可有效描述缝洞体系内的流体流动特性和水驱规律以及两相流体的流型特征。