随着经济收入的增加,人们对能源的需求度越来越高,近几年我国的石油与天然气的消费量仅次于美国,但产量总是供不应求。人们的观念也逐渐发生着变化,环保意识越来越强,天然气作为污染较少的能源已经受到人们关注。但由于开采技术的局限性,我国的天然气探明储量并不是很多,天然气已探明储量仅占世界总探明储量的2.1%。页岩气是一种新型的非常规能源,具有分布广泛、资源量大、生产寿命长、产量稳定等特点,美国、加拿大已经对页岩气实现商业性开发。我国页岩气探明储量丰富,具有很大的开发潜力,已经形成年产能100亿立方米的规模,成为第三个实现页岩气商业性开发的国家。我国虽然拥有丰富的页岩气资源,但是由于我国地质条件的限制,起步时间晚,对理论知识的研究比较欠缺。本文的研究就是结合现场的生产情况,进行理论、实验研究。基于页岩基质的纳米尺度孔隙特征,分析了页岩气在纳米孔隙中渗流的扩散、滑脱和达西渗流等对页岩气流动流量的影响。低压下气体的扩散效应和滑脱效应明显,扩散产生的流量所占比例较大,高压下渗流以达西流为主;在纳米尺度下,页岩气以凝聚态、游离态、吸附态赋存在页岩储层中,并结合页岩孔径分布占比,给出页岩气储量计算的新公式。根据现场反馈,水力压裂以后返排液的返排率很低,对页岩气的产量有很大的影响,通过对水在页岩中的赋存状态的研究,设计水在页岩中的渗吸实验以及气体在饱和水岩心中的驱替实验,总结水对气体渗流的影响。实验发现水在页岩中的深吸分为三个阶段,首先是水在页岩-水-空气三相界面处迅速形成水环,其次水在页岩表面的裂缝中渗流,最后在微裂缝中渗吸,吸水质量保持不变;气体在干岩心中流动时不存在启动压力梯度,在饱和水岩心中流动有启动压力梯度存在,平均启动压力为1.26MPa。通过以上研究为我国页岩气的开发过程中的压裂液返排特征、气体渗流特性,以及合理预测产能奠定一定的理论基础。