我国裂缝性油气藏的储量巨大。正确认识裂缝性油气藏的流动规律有助于指导油气田开采工艺的部署以及整体采收率的提升。目前对于一般的裂缝性油气藏来说,双孔介质模型理论已比较成熟,常规的离散裂缝网络数值模拟理论与方法也有一定的发展。然而,由于地应力及地质作用,地下岩石中往往存在大量的微裂隙和小裂缝。这种高度发育的微裂缝系统无疑会对石油以及其他地下流体的流动产生重要的影响。遗憾地是,由于这种天然裂缝的随机性和不规律性,基于非结构化网格的离散裂缝模型是难以实施的。所以发展针对天然裂缝性油藏的数值模拟方法意义重大。首先,本文在原有的一阶分形模型的基础上,提出一种新的无量纲的一阶分形模型,详细阐述分形理论与裂缝参数（裂缝长度、裂缝位置、裂缝数量、裂缝方向等）的关系。紧接着给出了分形理论建模的具体步骤,并给出了三维分形裂缝系统实例。通过旧模型和无量纲模型裂缝总数的对比,验证了无量纲模型的正确性。在更大的尺度上,本文基于电介质击穿模型给出了一种新的模拟裂缝系统的方法,通过分形维度和自相似性两个角度证明了生成的树状裂缝网络是满足分形特征的。同时,为了顺利对所建立的裂缝系统进行数值模拟,本研究采用了混合模型（hybrid model）。本文引入了一个新的多重域模型来构建非均质介质,将它与常规的边界元法联系起来。图像处理技术被用来获得边界的坐标和不同区域之间的连接关系。通过这种基于图像处理的边界元法以求解了网格的渗透率张量。其次,本研究从流量、局部压力和整体压力的角度探究了分形裂缝系统对混合模型的适用性,探究了长度分界线和网格尺寸对混合模型结果的定性影响,也分析了分形参数对计算误差的影响。根据本文的研究内容,可以得到以下结论。首先,无量纲的一阶分形模型具有良好的适用性。基于此无量纲模型,本文推导出了裂缝总数、概率积累函数,形成了一整套以无量纲一阶分形模型为基础的裂缝系统建模流程。根据生成了二维和三维分形裂缝网络系统,发现裂缝中心的分形维度Dc越高,裂缝的聚集程度就越高。其次也通过几个渗透率张量算例验证了基于图像处理法的边界元法对于复杂裂缝系统具有良好的适用性。最后在应用混合模型的过程中,本文发现长度分界线和网格尺寸对混合模型的精度有较大的影响。