我国页岩气资源丰富,开发潜力巨大。实际储层中的页岩气以吸附和游离状态赋存于富有有机质泥页岩及其夹层中,且处于三轴应力状态。页岩气的开发过程实际上是一个页岩气运移流动与基质变形耦合作用的动态过程,储层压力和地应力的变化均会引起页岩储层渗透性能的改变。因此,揭示地层条件下,页岩体的渗流-应力耦合作用机制,建立页岩气储层渗透率演化方程,将更符合开发实际,对于页岩气藏产能评价、开发方案设计等均具有十分重要的理论意义和应用价值。本文在分析页岩气藏的储集机理和流动机制的基础上,采用压力脉冲衰减法开展了页岩气藏压力敏感性渗透率实验;基于弹簧系统模型,推导了考虑吸附层、扩散、基质变形和滑脱效应等多种因素影响下的页岩气双重孔隙渗透率模型,分析了有效应力、孔隙压力、应力敏感系数、孔隙半径、初始裂缝开度、吸附层厚度和滑脱系数对渗透率的影响;基于提出的渗透率模型,建立了考虑渗流场-应力场相互作用的页岩储层流固耦合数学模型,并进行了页岩岩心数值模拟,分析了渗透率不发生变化时和考虑渗透率变化时页岩的压力和应力随时间的变化关系;最后,进行了页岩气双重介质水平井开采数值模拟,研究了基质初始孔隙度、裂缝区域宽度、裂缝系统长度和裂缝区域间距对页岩储层的平均裂缝压力和日产气量的影响。得到的结论如下:(1)页岩流固耦合试验测试结果表明,孔压约为2MPa时,页岩岩心渗透率明显较高,最大渗透率为4.603 × 10-20m2;围压在10MPa-15MPa之间时,渗透率快速降低,超过15MPa后,渗透率缓慢减小;岩心渗透率随围压、孔压和有效应力的增大而降低;储层压力越低,页岩的渗透率应力敏感性越强,且孔压越大,具有强应力敏感的有效应力范围越小。(2)论文基于弹簧系统模型建立的页岩气双重介质渗透率模型,物理意义明确,且能考虑吸附、扩散、滑脱效应、应力敏感等因素的影响。基于该模型的数值试验表明:应力敏感系数、孔隙半径、无应力状态下的裂隙开度和滑脱系数对渗透率的影响较为显著;且渗透率随吸附层厚度和应力敏感系数的增加而减小,随孔隙半径、无应力状态下的裂缝开度和滑脱系数的增加而增大。(3)页岩小岩心数值模拟结果显示:页岩基质平均应力随时间的增加而减小;裂缝区域的平均应力随时间增加而升高;考虑渗透率变化时,裂缝区域平均应力较渗透率不变时低,且上升的更为缓慢;岩心平均压力随时间增长而减小;裂缝区域压力变化较为显著;考虑渗透率变化时,裂缝区域平均压力下降较渗透率变化时更为缓慢,且岩心的平均压力较渗透率不变时高。(4)分段压裂水平井页岩气开发模拟表明,页岩气水平井在生产初期的产能较高,日产气量可达万立方,200天后逐渐趋于稳定,日稳产量为千立方;平均裂缝压力在生产初期迅速下降;储层基质区域压力传播较慢;页岩气藏的平均裂缝压力随裂缝区域宽度和裂缝系统长度的增加而减小,随裂缝区域间距的增加而增大;日产气量随裂缝区域宽度和裂缝系统长度的增加而增加,最高约可达20万立方;日产气量随裂缝区域间距的增加而减小,裂缝间距为5m时,最高可达20万立方左右;而基质初始孔隙度对页岩储层的平均裂缝压力和日产气量的影响较小,在生产中期日产量相差最大,约达千立方。