致密油藏普遍发育微纳米尺度孔喉,渗透率极低,流体渗流规律不符合经典的达西定律。致密油藏通常无自然产能,需要借助水力压裂等储层改造技术才能实现经济有效开发。压裂后形成基质、天然裂缝及诱导裂缝和人工缝相互交织的复杂多尺度耦合介质。正是由于流体在致密油储层基质、裂缝中的渗流规律与常规储层相比存在较大差异,导致基质-裂缝间的传质规律也不同于常规储层。因此,开展致密油藏基质-裂缝间非稳态窜流机理及应用研究对于合理开发致密油气等非常规资源具有重要意义。首先,在基质-裂缝压差窜流理论研究基础上,设计了窜流实验测试装置,建立了窜流实验方法,结合有限元数值模拟分析了实验的可行性,确定了实验测试的基本参数。通过开展窜流实验研究了基质渗透率、基质特征长度、裂缝宽度、有效应力以及流体粘度对窜流规律的影响,实现了窜流现象的发生与监测,揭示了致密油藏基质-裂缝间的非稳态窜流机理。研究表明:储层越致密,物性越差,形状因子越小,窜流效率越低;体积压裂缝网密度越大,形状因子越大,窜流效率越高。裂缝宽度越大,裂缝的有效储集空间越大,且导流能力越强,形状因子越大,窜流效率越高。有效应力越大,基质应力敏感作用越强,形状因子越小,窜流效率越低。流体粘度越大,形状因子越小,窜流效率越低。其次,本文考虑迂曲度的影响,建立了利用压汞数据求取孔隙分形维数和迂曲度分形维数的方法。在此基础上,基于毛管束模型和分形理论,考虑边界层的影响,建立了致密油藏基质有效渗透率表征模型。通过与实验结果进行对比,验证了模型的准确性。考虑裂缝面粗糙度以及裂缝迂曲度的影响,建立了裂缝渗透率表征模型。然后,建立了考虑应力敏感、非线性渗流以及裂缝压力变化影响的非稳态窜流模型,探讨了应力敏感、非线性渗流参数以及裂缝压力衰竭速度对形状因子以及窜流速度的影响,实现了对致密油藏基质-裂缝间非稳态窜流规律的表征。最后,考虑裂缝应力敏感以及改造区缝网的分形分布,建立了致密油藏多级压裂水平井产能模型,分析了影响产能的主要因素,并结合典型致密油井开展了实例应用研究。本文的研究成果,发展和完善了致密油藏非线性渗流理论,为致密油藏的高效开发提供了理论基础。