油水两相流广泛存在石油生产过程中，研究油水两相流流动特性对于了解优化油井生产有着重要意义。由于当前多数油井长期注水和低渗液等原因，低流速高含水垂直上升油水两相流已成为石油生产中重要的生产现象。其油水两相流的主要流型为水包油泡状流，对水包油泡状流局部流动特性的研究将揭示水包油泡状流流动结构和演化机制的信息。本课题基于两相流格子Boltzmann模拟方法，对低流速高含水垂直上升油水两相流水包油泡状流流动特性进行了模拟仿真，考察了水包油泡状流的泡群运动特性。格子Boltzmann模拟的分散相油泡群运动与动态实验结果较为吻合，解释了油泡群（单油泡到多油泡群）复杂随机运动产生的原因与演化过程。论文取得了如下创新点：1.对垂直上升油水两相流单油泡和两油泡局部流动特性进行了模拟，发现单油泡流动时呈现椭球状方式。对两油泡非并排和并排流动模拟结论如下：两油泡非并排流动时存在小油泡追赶大油泡现象，当小油泡碰撞大油泡时，会导致大油泡变形，继而产生两油泡弹开现象，上述小油泡追赶大油泡现象与单油泡浮升速度受泡径影响的实验结论相吻合；两油泡并排流动时存在互相吸引和复杂随机摆动现象，起因于泡吸原理和湍流作用因素。2.对多油泡群局部流动特性进行了模拟，发现多油泡流动也存在油泡互相吸引和复杂随机摆动现象，致使多油泡群存在复杂相互作用及运动轨迹。实验结果表明，格子Boltzmann方法模拟的水包油油泡群运动特征与实验拍摄结果较为吻合，为油水两相流流动特性研究提供了一种有效的模拟分析工具。