致密气藏通常埋深大,具有高温高压的特点,岩石渗透性差。气井投产后,气体主要依靠自身膨胀性流动,常规达西渗流模型不能有效解释气井一次开采生产规律,产能计算精度低。明确气体一次开采渗流机理是致密气藏高效开发的基本科学问题。论文首先设计实验研究致密气一次开采过程的气体流动。不同于常规的稳态渗流实验,一次开采中气体流动是非稳态流动过程,因此实验边界条件为一端定压一端封闭。模拟了不同致密程度岩心在不同压力条件下的气体流动,得到了一次开采气体流量递减规律。分析了不同压差下流量递减曲线,发现压差越高,致密岩心中自扩散流量曲线的流量峰值越大,相同扩散时间内流量下降的速度越慢。建立了一次开采气体自扩散流动数学模型,揭示了气体依靠自身膨胀性驱动流动的本质规律。发现一次开采中气体流动与渗透率无关,与孔隙度、气体粘度和气体密度相关:孔隙度以及气体粘度越大,自扩散系数越高,气体流动更快;气体密度越大,自扩散系数越小,流动越慢;将实验结果与自扩散模型和达西模型的计算结果对比,发现自扩散模型与实验数据吻合度更高,且岩心致密程度越高,自扩散模型与实验结果越吻合,说明了建立的自扩散模型能更好反映气体一次开采中的流动规律。最后计算了致密气单井产能,分析了自扩散模型下的井间干扰现象,进一步说明了自扩散模型在致密气藏中的适用性。