作为一种典型的多孔介质,页岩等低渗透储层内部的裂缝、孔隙形态非常复杂,因此分析页岩气在不同尺度裂缝中的流动传热过程对页岩气的开发具有重要的现实意义。本文首先通过文献调研对多孔介质内流体流动和传热现象进行概述,随后建立物理模型对页岩多孔介质进行合理表征,进而研究了页岩多孔介质内存在的不同形态微裂缝对其内部流体流动传热产生的影响,为提高页岩气的采收率提供理论依据。采用格子Boltzmann数值模拟方法建立微米级多孔介质模型,研究了气体在树状分形分叉微裂缝网络内的流动传热特性。通过建立不同分叉结构、不同裂缝宽度、不同进出口压差的树状分形分叉微裂缝网络模型,得到了多孔介质内的速度、温度分布云图,以及各裂缝中心线上的无量纲速度、温度变化曲线。结果表明,树状分形分叉微裂缝网络的分叉结构、裂缝宽度、以及裂缝的进出口压差均会对多孔介质内气体的流动传热过程造成显著影响;分叉结构越多、进出口压差越大的多孔介质内页岩气的流动传热越充分,页岩气的开发难度越小。利用CFD数值模拟方法建立毫米级交叉微裂缝模型,改变交叉微裂缝的交叉角度,同时选取多孔介质内两裂缝交叉角度为26.6°,研究了裂缝进出口压差以及裂缝宽度变化时,多孔介质内的平均速度变化曲线,以及水平裂缝和斜裂缝中心线上的速度、温度变化曲线,并分析了页岩气在多孔介质内部的流动传热规律。研究发现交叉微裂缝内气体的流动会造成页岩多孔介质内的温度分布发生变化;平均温度随着交叉角度呈现正向变化的趋势,平均速度随着交叉角度呈现反向变化的趋势;斜裂缝宽度的增加会使得平均流速和平均温度呈现出正向变化的趋势,其中裂缝进出口压差的改变对裂缝内流速的影响程度更大,斜裂缝宽度的变化则对多孔介质平均温度的影响程度更深。利用CFD数值模拟方法建立孔隙和裂缝同时存在的双重多孔介质模型,通过改变页岩多孔介质的孔隙度和进出口压差,得到了不同孔隙度的页岩基质和页岩裂缝速度变化曲线,以及不同进出口压差作用下页岩基质和页岩裂缝中的速度变化曲线,页岩多孔介质内的温度变化曲线。研究表明:当页岩基质的孔隙度变化范围取0.02≤φ≤0.15时,页岩裂缝中气体的最大速度增量仅为页岩基质中气体最大速度增量的0.108%;当页岩多孔介质内压差由3k Pa增加到30k Pa时,页岩基质内的平均速度增量仅为裂缝中平均速度增量的0.0416%。孔隙度的改变会直接影响页岩基质中气体的流动传热过程,进而对整个页岩多孔介质产生影响;页岩多孔介质中的流速和平均温度均随着孔隙度的增加在增加,页岩多孔介质内的平均流速随着进出口压差的增加呈现正向变化趋势,平均温度则呈现反向变化趋势。通过本文的研究,对不同裂缝存在时多孔介质内流体流动及传热过程有了较为深入的认识,为页岩气的高效经济开发以及相关工程实际提供基础性的理论指导,具有一定的借鉴意义。