随着我国国民经济的持续快速发展,对能源的需求日益增大,我国天然气对外依存度越来越大,严重威胁我国能源安全。从全球不可再生能源的勘探开发现状分析发现,页岩气是常规油气资源最现实的接替资源之一。我国页岩气储量非常丰富,高效开发页岩气对于缓解我国能源供需矛盾、保障能源安全意义重大。目前超临界二氧化碳致裂强化页岩气高效开发技术已展现出非常好的前景,但对于CO2强化采气过程储层渗透特性的变化规律还不清楚。论文在对页岩矿物组成、孔隙结构以及力学性质进行分析的基础上,利用自主研制的多场耦合作用下超临界CO2致裂置换CH4实验装置,对有效应力、孔隙压力、温度、“滑脱效应”、吸附变形等多因素耦合作用下页岩的渗流特性开展了研究,取得的主要成果如下:(1)四川盆地龙马溪组页岩矿物组成复杂,脆性矿物含量高,黏土矿物含量相对较低,具有较好的可压裂性;有机质丰度高,TOC含量高,利于生气和储气;(2)孔径结构分析结果表明四川盆地龙马溪组页岩孔径分布广,纳米级微孔发育,具有很好的储气能力;但是中孔、大孔发育差,不利于页岩气流动,孔径结构分布会影响页岩气在页岩中的流动机制;(3)页岩力学性质研究结果也表明,页岩脆性较高,具有较好的可压裂性,但是具有较强的各向异性;页岩三轴抗压强度明显高于单轴抗压强度,围压提高了页岩的塑性,使其脆性降低;(4)页岩渗透率受孔隙压力、有效应力、温度、吸附膨胀效应、“滑脱效应”等多种因素耦合作用的影响。具体表现在:1)页岩渗透率随有效应力增加呈负幂函数关系减小,且型岩对于有效应力变化具有更强的敏感性;2)在相同应力状态下,吸附引起的差异性膨胀效应会降低页岩渗透率,不同气体作用下测得的页岩渗透率表现为He﹥N2﹥CO2;3)两种页岩中渗透率随孔隙压力变化规律具有差异性。SC-CO2致裂页岩在低压条件下Klinkenberg效应不明显,渗透率随平均孔隙压力的增大而增大,型岩在低压阶段由于Klinkenberg效应对渗透率变化起主导作用,随着孔隙压力增加,其渗透率降低,在达到极小值后,随着孔隙压力的增加,Klinkenberg效应减弱,有效应力起主导作用,渗透率随孔隙压力增加而增加;4)温度作用通过改变页岩的孔隙结构、力学性质以及吸附特性等控制页岩渗透率的变化。研究成果可以为CO2强化页岩气开发过程储层渗透率的动态预测以及页岩气产能预测提供科学依据。