本文提出了量化相似准数对于物理模拟结果影响程度的方法，并把该方法应用于水驱油、聚合物驱油以及天然气水合物开发等物理模拟系统。本研究主要工作及结论如下：　　 ⑴提出了复杂系统相似准数敏感性分析方法，定义了表征相似准数重要程度的敏感因子，通过比较敏感因子可以定量地确定所有相似准数的主次关系。分析认为，相似准数的主次关系不是一成不变的，而是随着系统物理参数的变化而变化。提出了定量评价部分相似模型的方法，通过比较部分相似模型的影响系数就可以判断出部分相似模型和原型的差别，为确定误差最小的物理模型提供参考。　　 ⑵在水驱油物理模拟方面：系统地推导了考虑重力、毛管力、油水和岩石压缩性等因素影响的水驱油两相流动的相似准则。编制了水驱油两相流动的数值程序，数值结果和理论结果的吻合，证明了所编制的程序是正确的，可以用作相似准则敏感性分析的工具。并得到如下结论：水驱油主要相似准数应包括束缚水条件下油相渗透率和残余油条件下水相渗透率之比、无因次油相和水相渗透率、油水的粘度比和密度比、初始含水饱和度。由此定量地确定了相似准数的主次关系，在一定程度上为水驱油物理模拟提供了理论依据和设计指导；理论分析和计算结果都表明，随着油藏参数的变化，相似准数的主次关系是发生变化的，并且得到不同条件下的主要相似准数。在高粘、高速注入、低渗条件下，驱动力起主要作用，而其他的诸如重力，毛管力等，则相对是次要的。在高驱动力条件下，压缩性应该给予考虑。同样，高粘、过高的注入速度以及低渗条件意味着较低的石油采收率，此时束缚水和残余油变为主要因素，在物理模拟中应该给以充分的考虑。根据实验目的和实验室内的条件，设计了水驱油不同相似准则的模化方法，提出了评价相似准则敏感性的影响系数，通过对比影响系数的大小就可以确定不同模化方法的优劣，为优化物理模拟设计提供参考。对不同模化方法中所放松的相似准数进行敏感性分析，得到了放松的相似准数的敏感性大小。　　 ⑶在聚合物驱油物理模拟相似准则分析方面：在聚合物驱油模型中，系统地考虑了重力、毛管力、压缩性、聚合物的非牛顿特性、吸附、扩散、渗透率降低等影响，再现了地层中压力、饱和度、聚合物浓度等变化的动态过程，分析了聚合物提高采收率的机理；得到了聚合物驱物理模拟的相似准则，对一常规聚合驱油藏的相似准数的敏感性分析表明:聚合物驱主要相似准数除包含水驱主要相似准数之外，还包括地层的最大渗透率降低系数，地层岩石的吸附能力，聚合物溶液的剪切速率指数这三个反映聚合物驱特性的相似准数。可见，在聚合物驱中，聚合物降低水相渗透率的能力以及聚合物的非牛顿特性起着很重要的作用；分析了渗透率降低系数、原油粘性，润湿性、渗透率及注入速度等变化对于相似准数敏感性的影响。结果表明:相似准数的主次关系随着参数范围的变化而变化，得到了不同参数条件下主要的相似准数；根据实验室条件和实验目的，设计了八种不同的部分相似模型。分别计算了各个部分相似模型的影响系数，得到了部分相似模型与原型的误差，由此可以确定最接近原型的部分相似模型。同时，对部分相似模型中所放松的相似准数进行敏感性分析，确定了所放松的相似准数重要程度。　　 ⑷在天然气水合物开发复杂系统方面得到的结论：建立了减压法开发天然气水合物的数学模型，模型中包括了水－气的流动、水合物分解和相变吸热、对流换热、导热以及渗透率的变化对减压法的影响。并对一维条件下水合物开发的动态过程进行了模拟，得到了减压法开发过程中压力、饱和度、温度的动态过程、产气速度以及水合物分解率随时间变化的规律。并且了分析一些参数，如渗透率、井底压力、地层温度、孔隙度等对于水合物层中压力、饱和度、温度以及水合物分解率的影响。结果表明在减压法中，单纯依靠地层的能量供给天然气水合物分解，可能会导致不太经济的产气速度；得到了减压法开发水合物物理模拟的相似准则，并采用相似准数敏感性分析方法对相似准数的主次关系进行分析，发现相似准数的敏感因子量级在10-5～10-1之间。无因次初始温度是最重要的相似准数，其次是无因次的相平衡压力。另外，气相的相对渗透率、地层的无因次渗透率、水合物和岩石与气体的密度比、水相密度和水合物的密度比、岩石比热和水相比热之比、无因次水合物分解热、初始气相压力分布、初始水合物饱和度分布、束缚水饱和度、孔隙度以及单位面积上流过的气体质量流量和水合物分解所产生的质量流量之比等也是比较重要的相似准数。