我国在页岩气勘探开发方面取得了一定的发展,但是由于国内页岩储层的特殊性,采用水力压裂的方式无法满足长期开采页岩气的需求,利用超临界CO2代替水进行压裂对于我国页岩气开发具有非常重要的价值。随着CO2注入,页岩裂缝表面结构、等效水力开度及气体非线性流动特征发生变化,影响页岩裂缝的导流能力,从而改变页岩气井产量。因此研究超临界CO2作用后页岩裂缝的导流特性变化对于评价储层改造效果和准确预测页岩气井产量具有重要意义。本文以中国四川盆地东南部龙马溪组页岩为试样,以人造张拉裂缝为研究对象,选用自主设计的高温高压页岩浸泡系统对裂缝表面进行超临界CO2浸泡处理,利用扫描电镜观测（SEM）、X射线衍射全岩分析（XRD）及三维形貌扫描对页岩裂缝面微观形貌、矿物组分、粗糙特征进行了表征,采用煤岩三轴流变实验装置对试件开展了不同有效应力、不同气体压力梯度条件下的裂缝气体导流实验,研究了裂缝等效水力开度与裂缝内气体非线性流动特性,综合分析了超临界CO2作用后页岩裂缝表面结构特征、等效水力开度、气体非线性流动特征的变化规律,全面揭示了超临界CO2对页岩裂缝导流特性的影响机理。主要研究成果如下:（1）分析了超临界CO2作用对页岩裂缝表面结构特征的影响规律。超临界CO2浸泡后页岩裂缝面微观结构遭到破坏,裂缝面粗糙程度变大,初始平均开度增大。在微观尺度上表现为页岩裂缝表面出现新的溶蚀孔隙或塌陷,矿物颗粒之间的胶结程度减弱,除方解石、白云石等碳酸盐类矿物含量降低外,其他矿物含量均增加;在细观尺度上表现为页岩裂缝面几何参数、统计参数增加,裂缝面粗糙度系数增大且浸泡前粗糙度越大,浸泡后其变化幅度越大,同时初始平均开度增加,分布更为分散。（2）明确了超临界CO2作用后页岩裂缝等效水力开度的演化特征,基于裂缝初始粗糙度系数与有效应力建立了等效水力开度模型。超临界CO2不改变页岩裂缝内气体的非线性流动状态,但会导致裂缝等效水力开度-有效应力曲线在临界应力处交叉。分析表明临界应力取值与初始抵抗变形强度的降低率成正比,而与初始等效水力开度的增加率成反比。研究发现裂缝初始等效水力开度与粗糙度系数JRC之间满足线性正相关关系,根据双曲线函数关系式建立了更全面的等效水力开度模型,很好地拟合了实验结果。（3）揭示了超临界CO2作用对页岩裂缝气体非线性流动特征的影响机理,提出了考虑相对粗糙度（Rr）及雷诺数（Re）的流动摩擦阻力模型。流速较低时,裂缝内气体流动主要为线性层流,流速升高时出现了非线性流动。气体流态变化的临界雷诺数为5-25,超临界CO2浸泡后该数值变大,非线性程度降低。气体流态从层流向过渡流、湍流转变的过程中,影响因素由“Re占主导”转变为“Re与Rr共同影响”再到“Rr占主导”。分析认为新建的流动摩擦阻力模型对解释超临界CO2浸泡后页岩裂缝中的气体非线性流动现象有很好的适用性。