低渗透储层由于其复杂的岩性特征和较差的物性条件,常规岩石物理实验方法往往难以满足研究需求。基于数字岩心的岩石物理数值模拟为低渗透储层岩石物理特征的深入研究提供了新的技术方法。本文以X射线CT扫描和过程法构建的三维数字岩心为基础,应用数值模拟方法实现了储层孔隙结构、电性、渗流以及核磁共振等岩石物理属性的定量表征,在孔隙结构参数定量求取、饱和度与渗透率精细模型构建、核磁资料提取粒度特征三个方面,形成了新的技术方法。在此基础上结合常规岩石物理实验(物性分析、铸体薄片、常规压汞、粒度分析、核磁共振),对数值模拟计算的结果进行了效果验证。针对莫北油田116井区三工河组和长庆苏里格气田石盒子、山西组两个研究区块,基于实际储层构建三维数字岩心,在孔隙结构表征、饱和度模型构建、渗透率求取和地层粒度提取四个方面开展实用化研究,为数字岩心技术在测井和地质研究领域的进一步推广应用开辟了新径。论文在研究中共取得以下几点认识：(1)X射线CT扫描构建的三维数字岩心能真实反应岩石的孔隙结构特征,但由于CT扫描分辨率与数字岩心尺寸成反比关系,微米级CT和纳米级CT构建的三维数字岩心在表征不同尺度岩心时存在一定的误差,在此基础上提出了基于微米级CT和岩石压汞、核磁资料联合构建高精度三维数字岩心的方法。(2)最大球算法实现数字岩心孔隙结构参数的定量表征,其表征结果不但与常规压汞资料有良好的对应关系,而且更加直观、形象,该方法不但能够定量识别孔隙和喉道,还克服了常规孔隙结构研究方法需要多种实验相互配合的缺点。(3)基于岩石骨架双电层导电机理的迂曲度模型,对传统并联导电模型进行校正,得到新的F-φ关系；针对数字岩心通过调节束缚水薄膜厚度模拟束缚水饱和度对岩电关系的影响,提出了新的束缚水非阿尔奇饱和度模型；针对数字岩心不同孔隙组分的导电形式,提出了新的三组分自动联合导电模型。(4)根据数字岩心中束缚水在孔隙中分布的非均匀性及含量,基于流体渗流和电流传输具有的相似性,提出了有效流动孔隙度的概念。有效流动孔隙度与渗透率有良好的对应关系,构建了利用地层因素、束缚水饱和度和有效流动孔隙度计算储层渗透率的新方法。(5)岩石颗粒半径与核磁共振T2谱之间存在一定的转换关系,提出了一种基于数字岩心技术利用核磁T2谱提取岩石粒度特征的方法。该方法实现了核磁测井资料对地层粒度特征的连续求取,对储层沉积微相特征的划分具有重要意义。