数字岩心技术作为新兴的数值模拟方法，已逐渐在岩石物理特性研究中发挥重要的作用。利用该数值模拟方法研究微观因素对天然气储层岩石声电特性的影响，弥补了传统岩石物理实验的不足，观测各种微观因素的具体作用和影响规律从而为测井新方法、新理论的产生奠定基础。本文分别利用X射线CT和过程法构建了三维数字岩心，提出了以孔隙度和自相关函数结合对岩心进行代表元体积的分析方法，然后基于数字岩心利用格子玻尔兹曼方法模拟了气水分离过程，确定了储层岩石孔隙中的气水分布，能真实的再现表面张力、润湿性等基本界面现象，并与澳大利亚国立大学数字岩石物理实验室利用X射线CT扫描获取的实验结果进行了比较，发现数值模拟得到的气水分布规律和实验观察的气水分布规律是吻合的，为开展气层岩石声电特性数值模拟研究奠定了基础。在数字岩心的基础上，利用有限元方法研究了岩石颗粒粒径、分选性、成岩作用、流体性质等微观因素对气层岩石弹性特性的影响，结果表明岩石颗粒的大小、分选性、压实、胶结作用等均会对岩石的物性以及孔隙结构产生影响，从而引起岩石弹性模量和纵横波速度的变化。粒径对饱水岩石弹性的影响弱于干岩石，并且粒径越小即所形成的孔隙越扁平，岩石体积模量对孔隙流体的变化越敏感。随颗粒分选性变差，岩石体积模量和剪切模量及纵横波速度变大。根据成岩模拟算法，基于数字岩心实现了三种数字成岩模型（胶结模型I、胶结模型Ⅱ、胶结模型Ⅲ），发现按照胶结模型Ⅲ胶结形成的岩石刚度强于其它两种胶结模型。按照胶结模型Ⅱ，胶结物的生长远离接触点，会产生相对比较软的岩石结构。在相同孔隙度下颗粒间通过方解石胶结所形成的岩石刚度最大，石英胶结次之，最小是粘土矿物胶结，并随着胶结物含量的变大岩石弹性模量变大。数字成岩模型的实现会进一步促进数字岩石物理实验的发展。孔隙所充填气体性质的变化会引起弹性参数的变化，数值模拟结果表明对流体性质变化最敏感的参数是拉梅常数和泊松比。通过引入六个正交基矢对有限元模拟算法进行了扩展，使其能应用于气层岩石各向异性研究。利用数字图像处理技术构建了含便士形状裂缝的三维数字岩心并利用扩展的有限元方法计算了岩石弹性参数，计算结果与各向异性Gassmann理论计算结果吻合，为把数字岩心技术应用到岩石各向异性研究奠定了基础。进一步利用数字岩心技术对比研究了微观因素（颗粒粒径、连通性、润湿性等）对气层和油层岩石电性的影响，揭示了油层和气层电性的微观差异。结果表明：同油层类似，天然气储层的电性受到多种因素的影响，不同影响因素的影响趋势、影响程度不相同。由于天然气同原油在物性上的差异，使得相同的因素对油层和气层的影响存在差异，在岩心孔隙结构、孔隙度、含水饱和度以及地层水矿化度相差不大时，造成气层电阻率高于油层电阻率的主要原因是水膜厚度和天然气的溶解性。分析了非阿尔奇现象产生的主要原因，从数学的角度考察饱和度指数与微观影响因素（含水饱和度、孔隙结构、润湿性、天然气溶解性等）的关系，结合岩石物理实验、基于朗伯W函数提出了天然气储层评价的饱和度模型，并利用新模型对岩心实验数据和数值模拟实验数据进行了处理，拟合效果较好。