随着常规油气资源的不断减少,非常规油气藏的开采备受关注。页岩,既是烃源岩又是储层,在全球油气生产中扮演着重要角色。页岩储层纳米孔隙系统发育,孔隙度及渗透率极低,对页岩储层中气体的流动和扩散有很大影响。因此,搞清页岩储层气体流动特征,对实际页岩气的开发有重要指导意义。本文在充分调研国内外有关页岩储层气体流动特征研究的基础上,对页岩储层微观孔隙结构进行了定性认识及定量分析;借助实验方法研究了单相气体及气水两相流体的流动特征;结合微观数值模拟仿真方法,对页岩储层中单相气体和气水两相流动过程进行了微观模拟,从微观的角度分析了储层流体渗流能力的影响因素;同时建立了页岩储层中流体渗流数学模型,对页岩储层进行了宏观数值模拟。通过本文的研究,完成了以下工作:(1)利用环境扫描电镜、氮气吸附、高压压汞及核磁共振实验方法,对页岩储层微观孔隙结构特征进行了定性分析及定量研究,对页岩孔隙结构大小进行了全尺寸表征。(2)开展了单相气体及气水两相流动实验,自主研发的脉冲非稳态渗流实验测试方法能够有效测量页岩岩心的渗透率,并从微观上观察了气水两相流体在纳米管束中流动流型的变化。(3)利用有限元数值模拟软件,对页岩储层中单相气体和气水两相流体的流动进行了数值模拟仿真。页岩储层中气体的流动主要受到孔径大小、孔喉比、配位数的影响,获得的克努森数反映了页岩储层气体流动机制为过渡流和自由分子流;气水两相流动受到页岩壁面润湿接触角的影响;(4)基于MRST开源程序和MATLAB编程软件对页岩储层气体流动进行了宏观数值模拟。分析了不同裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力以及裂缝形态对日产气量和累产气量的影响。本文的研究成果有助于认识页岩储层流动规律,为页岩气藏的效益开采提供理论指导意义。