页岩的孔裂隙结构、孔径分布和页岩储层应力条件下的气体流动机理是页岩气高效开发中的关键问题。本论文以四川盆地国家级页岩气示范区龙马溪组页岩为研究对象,采用实验研究、理论推导、解析分析、数值模拟相结合的方法,依托“多功能真三轴流固耦合实验系统”,探讨了真三轴应力下页岩储层气体滑脱效应与渗透率演化规律:利用多功能气体吸附仪、压汞仪、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、CT扫描系统、核磁共振（NMR）系统等设备探测了多尺度下页岩孔隙结构及孔径分布特征,并以此对页岩内部孔裂隙及其相对应的气体流动机制进行了分类;开展了真三轴应力条件下的页岩流-固耦合实验,探究了页岩渗透率的演化规律并提出了一种新的用于研究页岩渗透率的有效应力公式;开展了真三轴应力条件下页岩气流动的滑脱效应实验并建立了考虑滑脱效应的页岩渗透率演化模型;在经典一阶Klinkenberg公式的基础上推导了二阶Klinkenberg公式,并对页岩表观渗透率进行了二阶修正;采用解析的方法探究了页岩储层条件下真实气体效应对气体滑脱流动的影响,确定了页岩储层发生气体滑脱流动的特定压力与孔径范围;最后运用数值模拟的方法探讨了多级裂缝条件下气体滑脱效应对页岩气开采的影响。本文的主要研究成果如下:（1）核磁共振法能够揭示页岩全孔径分布特征,页岩全孔径分布曲线呈现出明显的双峰特征,对应于页岩内部结构中的双重系统:纳米级孔和微裂缝,且纳米级孔所占据的总孔体积远大于微裂缝系统所占据的体积。基于不同的气体流动机理提出了一种新的页岩孔径分类方法,即（1）吸附孔:孔径＜10 nm;（2）滑脱孔:10 nm＜孔径＜1000 nm;（3）达西渗流孔（孔-微裂缝）:孔径>1000 nm。（2）储层竖直应力σn（垂直于层理面）对页岩渗透率的影响最大,且主要控制着页岩渗透率的演化;而储层水平应力对页岩渗透率也有一定影响且不可忽略。建立了储层复杂应力条件下的页岩渗透率模型,该模型在不同实验方案下均与实验数据拟合良好。储层竖直应力σn对于页岩渗透率的演化占据主导作用（贡献度约为80%）;同时,储层水平应力σt1与σt2的影响也不可忽略,其对页岩渗透率的贡献度约为20%。在此基础上提出了一种新的有效应力计算公式来预测页岩渗透率。（3）页岩表观渗透率与绝对渗透率均随着有效应力的增大而减小。由于气体滑脱效应的影响,当孔隙压力较低时,页岩渗透率对孔隙压力的变化比其对应力的变化更为敏感。页岩渗透率随着应力各向异性的增大而减小。滑脱系数b随着有效应力的增大而增大,即气体滑脱效应随着有效应力的增大越来越显著。提出了一种新的适用于页岩的滑脱系数与绝对渗透率的关系式,且发现滑脱系数随着绝对渗透率的降低先缓慢增大后迅速增大。通过结合应力和气体滑脱效应,提出了一种经过推广的考虑滑脱效应的页岩渗透率模型。（4）基于经典的长细管流动模型和Navier-Stokes方程推导了二阶Klinkenberg模型。与经典Klinkenberg方程相比,二阶滑脱模型与渗透率数据的拟合度更好,且能预测出更低的绝对渗透率。当页岩渗透率低于10-18 m~2时,宜采用二阶滑脱模型。（5）真实气体效应在低气压下抑制了气体滑脱流动（约13%）,而在高气压下则会促进气体滑脱流动（约25%）。达西定律在努森数Kn>0.01时开始发生偏移,而在努森数较大时（Kn>1）不再适用。在特定的页岩储层压力和孔径范围内,滑脱流（气体滑脱效应）在不同的气体流动机制中占主导地位,且绝大多数发生在孔径为10～200 nm的纳米级孔中。（6）随着页岩气的不断开采,储层压降主要集中于生产井周围,且在水力压裂主裂缝方向上的压降范围大于在水平井方向上的压降范围。同时,相比于传统达西定律,考虑气体滑脱效应能预测出更高（约10%）的天然气总产量,此效应在产气中后期时更为显著。