现代油藏工程理论广泛应用了两相驱替相对渗透率数据，以便进行简约的油藏工程计算或者较为复杂的油藏数值模拟。传统的采用室内岩心驱替获得相对渗透率计算方法针对低渗透储层和聚合物驱来说存在一定不足，不能真实反映两相驱替的相对渗透率变化规律。论文以室内非稳态两相驱替过程为主要研究对象，结合物理模拟和数学模拟，较深入地研究了两相非稳态驱替时岩心内部流体相对渗透率的计算理论和应用方法，主要的研究内容和取得的认识如下：1、理论分析表明，在经典的JBN相对渗透率计算中，岩心平均含水饱和度与注水倍数之间的关系是单调的，本文提出了新的、保证单调性的多项式回归方法，提高了计算精度和数据分析的合理性。2、基于法国学者Marle（1981）给出的压力分布方程，新建了一种非稳态驱替相对渗透率计算方法。该方法具有更高的精度，同时能够外推得到当注入倍数为无穷大时的油水两相相对渗透率数据，结果具有重要应用价值。3、采用启动压力梯度修正的运动方程，给出了低渗透介质中的油水两相渗流计算方法，得到了表征低渗透介质渗流特征的一个无量纲数——Re0，其值正比于注入速度和油相粘度，反比于地层渗透率。4、基于非牛顿渗流理论的非稳态驱替实验，建立了非牛顿流体驱替牛顿流体的两相渗流非线性数学模型，推导出了新的聚合物驱相对渗透率的计算模型，并给出了相应的求解方法和自动化软件。5、有效改进了非稳态法聚合物驱实验流程，建立了实验初始压差选择新规则，实现了实验过程和数学模型的假设条件相一致，取得了较好的测试效果。6、建立了测量聚合物溶液不可及体积的实验方法，多次实验结果表明，聚合物驱不可及体积随着分子量的增加而增大，随着岩心渗透率的增大而减小。7、不同条件下聚合物驱相对渗透率曲线研究结果表明，随着聚合物分子量和浓度的增加，含聚水相的相对渗透率逐渐下降，油水两相跨度增大，残余油饱和度降低；油湿岩心与水湿岩心相比，油相渗透率偏小，含聚水相相对渗透率增大，含水率上升幅度变快，等渗点和右端点都明显偏左，但在水驱后开展聚合物驱，油湿岩心上的效果要好于水湿岩心；随着岩心渗透率的增加，残余油饱和度减小，含水率上升幅度变缓，残余油饱和度与渗透率存在较强的数学相关性。8、新方法测定出的聚合物驱相对渗透率曲线已在数值模拟矿场实例中得到了应用。新方法模拟计算开发指标与实际生产动态符合程度更好，预测结果可信度更高。