当前随着全球经济的高速发展,人们对能源的需求越来越高。然而,新的常规油气资源勘探的不足以及常规开发手段出现诸多问题均导致非常规油气资源尤其是页岩气藏已经成为各国热点开发领域。在北美地区,美国率先发起页岩革命实现能源独立。在我国,中石化涪陵页岩气藏开发标志着我国页岩气开发实现工业突破。区别于常规油气藏,页岩气藏具有跨越纳米级有机孔隙到宏观米级水力裂缝多尺度储渗空间,造成气体在不同尺度空间内流动机制不同。另一方面,微尺度数值模拟方法计算量巨大导致其无法满足宏观模拟需求,因此如何将微尺度流动进行尺度升级到宏观数值模拟是目前亟需解决的难点问题。本论文提出应用均化理论将页岩气微观流动升级到宏观流动的多尺度均化数值模拟方法。首先,建立考虑页岩气特殊流动机理的视渗透率来描述页岩气微纳尺度复杂流动规律。基于页岩有机干酪跟随机分布模型,均化理论渐进展开分析法推导得到考虑页岩孔隙介质非均质性的页岩孔隙介质多尺度均化模型。针对于页岩气藏中存在丰富的天然裂缝,本文推导考虑裂缝与基岩相互作用的页岩气双重孔隙孔隙介质均化模型。另一方面,为了避免离散裂缝模型对于网格剖分的要求,采用嵌入式离散裂缝模型来描述气体在水力裂缝中的运移。通过耦合双重孔隙孔隙介质均化模型与嵌入式裂缝模型建立完整的页岩气宏观多尺度数学模型。整个非线性数学模型由Picard迭代法求解,同时边界映射法用来解耦基岩与裂缝系统压力计算。为验证均化模型的正确性,页岩气脉冲实验数据被成功解释。同时,与实验对比发现,当未考虑吸附气体时模拟计算的压力差会偏离实验数据并迅速衰减。然后,讨论页岩有机质随机分布模型的表征单元体尺寸和有效渗透率各向异性,并将均化模型与双孔介质模型进行比较。分析了复杂运移机制、有机质分布、有机质含量（TOC）和Langmuir吸附参数对宏观有效渗透率的影响。最后,针对于宏观数值模拟分析不同页岩性质以及生产因素对于宏观页岩气生产动态影响,为页岩气高效开发提供理论依据。