页岩气是指从页岩层开采出来的天然气,是一种重要的非常规天然气资源。随着世界能源消费的不断攀升,包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。页岩气主要以吸附态和游离态赋存于基质和裂缝孔隙中,页岩气储层具有低孔、低渗的特征,其独特的赋存机理和双孔隙结构决定了页岩气开发的复杂性和困难性。　　 本文在充分调研国内外页岩气勘探开发资料的基础上,详细分析了页岩气储层特征和解吸、扩散、渗流过程。根据页岩气的双孔隙度特征,采用等效连续介质理论,将页岩的双孔隙结构等效平均分布于整个储层系统中,建立了页岩气钻井过程的双孔双渗模型,并验证了此模型在分析井眼应力方面的准确性。在此基础上,考虑温度效应,建立了双孔双渗流固热耦合模型,分析了页岩气钻井过程中的温度效应。另外,本文综合利用渗流力学的基本知识,基于双孔隙度渗流模型、等温吸附理论和拟稳态扩散定律,建立了页岩气产出的数学模型,通过数值模拟分析了储层渗透率、孔隙度、厚度和Langmuir常数等对页岩气产能的影响,为我国页岩气的选区和开发提供一定的借鉴。最后,结合CO2和CH4在页岩层中的竞争吸附和竞争扩散机制,利用Langmuir多组分等温吸附模型,在页岩气产出数学模型的基础上推导出二元气体在双重介质内的运移控制方程,数值模拟结果表明,CO2的注入速率、注入时间、布井方式等是页岩气增产的关键因素,同时,储层渗透率和孔隙度不仅是页岩气产能的重要指标,也制约着CO2的注入量。较大的储层孔隙度和渗透率不仅有利于页岩气的产出,更有利于CO2的注入。本文对页岩气开采和注气增产机理所做的研究对于我国页岩气的开发过程中井壁稳定性和产能预测提供一定的指导作用。