页岩储层的应力敏感现象对页岩气井的产能有着非常重要的影响,有必要研究页岩储层的应力敏感问题进而准确评估页岩气井的产能。目前对储层应力敏感问题的研究主要存在四个方面的问题:一是对有效应力概念认识不清,实验中应力加载方式与范围不同,不同实验结果不具有可比性;二是评价标准不统一;三是实验研究多为对经验公式的拟合,对产生应力敏感现象的机理认识不足。因此,有必要针对上述问题对页岩储层应力敏感现象的机理与影响因素进行深入研究。首先采用多种实验手段对我国四川盆地典型海相页岩储层岩心进行了矿物含量分析、有机碳含量分析、孔隙结构特征分析和岩石力学宏观与微观特性分析,为后续研究提供了基础数据。从渗透率有效应力的概念出发,结合页岩储层双重孔隙结构特征,推导了页岩储层双重孔隙介质有效应力系数的理论模型和考虑滑脱效应时的页岩渗透率非线性有效应力理论模型。结合“定围压,变内压”和“定内压,变围压”两种实验方法测试了页岩样品的有效应力系数,并对理论模型进行了验证。结果表明:页岩储层的有效应力系数小于1,由于裂缝的影响页岩储层的有效应力系数小于已有模型的理论极限值,进一步表明孔隙压力变化对渗透率的影响小于围压。利用有效应力系数校正有效应力可以预测任意孔隙压力与围压组合时的渗透率,完善了有效应力理论。针对页岩四种不同孔隙类型推导了孔隙压缩系数和孔渗幂指数的表达式,并给出了页岩储层的应力敏感模型。同时结合页岩孔渗联测实验对页岩的应力敏感机理进行了分析。结果表明储层岩石的应力敏感与孔隙压缩系数和孔渗幂指数有关,二者数值越大,岩石应力敏感越强。孔隙压缩系数主要与孔隙纵横比和岩石弹性力学性质有关;孔渗幂指数主要与岩石的孔隙形态特征和裂缝孔隙与基质孔隙的比值有关。毛管模型的孔渗幂指数为2;裂缝模型的孔渗幂指数为3;椭圆孔模型的孔渗幂指数介于2到3之间;当裂缝尺度与基质孔隙尺度相近时,双重孔隙介质的孔渗幂指数介于2到3之间,当裂缝尺度远大于基质孔隙尺度时,双重孔隙介质的孔渗幂指数大于3。孔渗联测实验表明所有页岩样品的渗透率和孔隙度应力敏感都符合指数关系。由于页岩具有较多的片层状孔隙并且含有较高的粘土和有机质含量,页岩的孔隙压缩系数普遍高于文献中的砂岩。当页岩岩心中微裂缝及片层状孔隙尺度与基质型孔隙尺度相当时,孔渗幂指数接近毛管模型的孔渗幂指数2;当页岩岩心中存在裂缝,裂缝尺度远大于基质孔隙尺度时,孔渗幂指数大于3,但整体上比砂岩的孔渗幂指数小。具有微裂缝的页岩岩心数据用Walsh模型进行拟合表明微裂缝的应力敏感要大于人工裂缝,表明了裂缝尺度对应力敏感的影响不容忽视。本文的研究成果发展了储层岩石渗透率有效应力理论,深化了对页岩应力敏感机理的认识,对推进页岩气藏的高效开发具有重要的学术价值和现实意义。