渗透率是评价页岩气藏渗透性能或运输能力的关键参数,对页岩气开采具有重要影响。渗透率室内试验是认识页岩渗透率本质的重要手段,但页岩渗透率极低,且易受气体吸附、环境温度、试验装置等试验因素影响。如何精确测量出页岩渗透率仍是困扰研究者和设计人员的问题之一。目前页岩渗透率测量方法仍存在三方面问题,一是压力脉冲法压差曲线会呈现前后期特征,目前多采用后期数据进行渗透率计算,但缺少划分前后期的方法与标准,二是缺少考虑吸附作用的渗透率测量方法,三是缺少对页岩各向异性渗透率测量方法。本文将以此为切入点,通过理论研究对传统压力脉冲法进行改进、提出单容器压力脉冲渗流-吸附试验方法、应用脱气法试验解决上述三个问题,并建立了注二氧化碳开采过程及考虑温度作用的页岩渗透率模型。本文主要取得以下研究成果:(1)传统压力脉冲法计算渗透率存在两个问题:1)前期压差曲线偏离指数函数;2)吸附影响问题。为揭示压力衰减曲线的前后期特征,基于TOUGH+模拟分析了压力脉冲在岩体中的传播机理。在此基础上,提出了新的无量纲压力因子,可用于划分压差曲线的前后期特征,并能将所有压力脉冲下的试验数据绘制在一条斜率为1的直线上。利用新的无量纲压力因子,提出了基于传统压力脉冲试验的改进算法,并将其编入MATLAB代码。该方法不仅能消除吸附储存作用对渗透率测量结果的影响,还能同时识别岩体的孔隙率、吸附模型及吸附参数。通过数值模拟试验,将不同试验参数下计算得到的渗透率值与真实值进行对比分析,验证了新方法的准确性。结果表明,新算法在所有案例下的计算结果准确可靠,误差较小,而Brace方法和Cui方法在一些案例下计算误差较大。(2)提出了能同时进行岩心吸附试验和渗透率试验的单容器压力脉冲试验方法。推导了单容器压力脉冲试验的理论解,并建立了考虑吸附作用的单容器压力脉冲试验渗透率计算方法。对页岩进行吸附-渗流单容器压力脉冲试验,试验结果表明,吸附主要通过两个因素影响页岩渗透率:1)吸附提供额外的气体储存空间,导致表观渗透增加,如若仍采用绝对孔隙率计算渗透率将导致较大的测量误差;2)吸附引发基质膨胀变形,导致裂隙开度减少,从而减少岩样绝对渗透率。吸附储存作用在低孔压下影响较大,且与试验配置有关(容器体积与孔隙体积比0.75时,吸附储存作用影响最大)。通过试验结果分析,建立了渗透率与吸附变形、吸附量的经验函数关系。(3)基于脱气法试验提出了同时测量岩体横向渗透率、纵向渗透率的试验方法。首先推导了各向异性岩体脱气过程的流动方程与理论解,通过理论解拟合气体产出数据可同时得到岩样的横向渗透率与纵向渗透率。为了验证CDT方法的适用性,利用TOUGH+数值模拟试验产生气体流量数据并进行渗透率计算,然后将计算结果与真实值进行对比验证了所提方法的准确性。基于CDT方法,对不同层理方向的龙马溪组页岩进行了渗透率试验,并将测量结果与PPD试验结果进行了对比分析。研究表明,CDT试验结果与PPD试验结果变化趋势一致。最后开展了CDT方法的参数敏感性分析,并探讨了该方法的误差来源,推导了考虑气体解吸作用下的CDT理论解。参数分析表明:岩样横向渗透率与纵向渗透率对试验平衡时间影响较大,而对总气体产量没有影响;而气体压力仅影响总气体产量,不改变试验平衡时间;其他参数如孔隙率、岩样尺寸、吸附解析不仅改变总气体产量,还影响试验平衡时间。(4)采用传统压力脉冲改进方法,对页岩进行不同温度和孔压下的氦气和二氧化碳渗流试验,揭示了孔隙压力及温度对页岩渗透率的影响机理。研究表明,孔隙压力通过有效应力、吸附膨胀变形及滑脱作用影响页岩渗透率,温度通过影响基质热膨胀、滑脱效应、分子热运动及吸附膨胀变形改变页岩渗透率。基于该认识,建立了注二氧化碳开采过程及考虑温度作用的页岩渗透率模型,并通过试验数据进行了验证,得到较好的拟合结果。