全球非常规油气资源储量丰富,是常规油气资源的重要替代能源。我国正处于页岩气勘探开发研究的关键阶段,对于开发过程中气体流动的力学问题深入研究至关重要。页岩储层孔隙度、渗透率较低,主要由黏土、矿物与有机质组成,孔隙发育与分布情况存在多样性,使得储层气体在基质中的流动是多流态、多机制共同作用的结果。由于各类传质输运方式与耦合机理较为复杂,目前还没有一个成熟的理论来揭示气体在页岩基质中的传质输运行为,导致开发技术政策不够精准,是页岩气藏开发评价的主要难点。文章以川南地区五峰-龙马溪组页岩样品作为主要研究对象,运用物理实验模拟与理论分析推导的方法,研究了微压差条件下气体流动特征,旨在明确储层气体的传质规律,分析气体扩散的影响因素,以期对气井全生命的高效开发过程提供有益指导。主要成果如下:(1)开展了一系列微米管与页岩样品的近平衡态流动实验,建立近平衡态实验方法,并获得气体近平衡态流动规律,提出渗透率、压力梯度、压力水平与温度是影响气体流动的关键因素。(2)对页岩样品的孔径分布测试表明,基质中孔径多在0.5 nm~30 nm范围内,因此气体在页岩绝大部分孔隙通道中的流动多以扩散和滑移边界黏性流动为主。(3)微米管近平衡态实验结果表明,K_n数的增加会抑制气体传质输运的能力,但流动逐渐转换为自由分子流,流动过程中可能存在其他类型的传质方式。(4)页岩近平衡态实验结果表明,渗透率对流量的影响较大,决定了流量的量级;温度提高会增加扩散流量而降低黏性流量,同时提高扩散分配系数,压力水平的提高会降低气体各流量,同时降低扩散分配系数;扩散流量在低渗页岩样品中占比可占70%以上,因此在致密低渗储层中的生产开发必须要考虑扩散流动对生产的贡献。(5)利用衰竭开发实验技术得到页岩中扩散流量随渗透率的关系,建立了与渗透率、压力、温度相关的广义扩散系数模型,该模型与实验结果的最大误差在18%以内,并对扩散能力进行敏感性分析。提出开发过程中,渗透率低于0.0005m D或压力低于20 MPa时必须考虑扩散流动的影响。