页岩气藏无论是赋存、渗流机理还是开采方式都与常规油气藏不同,人们对此问题的认识还比较少。首先,页岩气藏渗透率极低,一般小于1微达西,孔隙尺寸是微纳米的数量级。在微纳孔隙中,气体分子与孔隙壁分子之间的碰撞引起的滑移(克努森)效应占主导地位,达西定律不再适用。其次,吸附状态的页岩气含量介于总含气量的20%~85%之间,因此必须考虑吸附态页岩气在页岩气渗流中对气藏总产量的影响。再次,其储层是由天然裂缝和基质组成的双重介质系统,基质系统则比较致密,天然裂缝系统比较发育。目前考虑低渗-双重介质的页岩气藏渗流机理研究还比较少,因此,完成基于双重介质模型的页岩气渗流机理及数值模拟研究具有重要的理论和实际意义。本文在分析页岩气储集、运移和产出机制的基础上,将Langmuir等温吸附模型引入页岩气流动的质量守恒方程,描述气体的吸附-解吸机制。利用克努森数描述页岩气在介质中的流态,引入分子扩散和气体的滑移效应。建立双重介质下,综合考虑解吸、扩散和滑移效应的页岩气渗流数学模型,并分别推导出了直井和水平井生产页岩气时的产能公式。采用有限差分方法对数学模型进行数值求解,较为深入地讨论了页岩气的渗流机理,并进行了页岩气井产能影响因素的敏感性分析。获得的主要研究结论如下:(1)在页岩气渗流机理中,气体分子所处流态非常重要,滑移效应对页岩气渗流影响明显。Beskok-Karniadakis渗透率修正因子考虑了诸多分子之间的相互作用,对气体的流动描述更加全面,适用范围更广。当气体处于滑移流态时,它与Klinkenberg理论修正因子一致。(2)直井和水平井生产条件下,朗格缪尔体积对产能的影响较大,朗格缪尔体积常数越大,单位体积的页岩储层吸附的页岩气量越多;页岩储层厚度对产能的影响较大,对压力的影响较小,直井开采条件下,在储层全部射开的情况下,厚度越大,弹性能越大,水平井生产条件下,储层厚度越大,意味着存储的页岩气量越大;另外在水平井生产条件下,水平井长度也能大幅度的提高产能,水平井长度越长,意味着井与页岩储层的接触面积增大,从而大大增加了渗流面积;其他敏感参数对页岩气藏产能的影响相对较小;(3)经过对比水平井和直井产能曲线,发现水平井在开采页岩气方面具有很大优势,因此在相同地质和生产条件下,应优先考虑选用水平井开采。