页岩气作为一种重要的非常规天然气资源,具有巨大的开发潜力。页岩储层具有复杂的微观孔隙结构特征,气体在该类孔隙中存在复杂的微尺度流动效应,基于连续介质假设条件的宏观渗流力学理论已经不能精确地表征页岩气流动规律,需要发展新的模拟方法对页岩微纳米孔隙中气体流动进行模拟,以掌握页岩气在微孔隙中的流动规律,提高页岩储层气体流动模拟的准确性,为页岩气藏的高效开发提供一定的理论支撑。本文基于页岩纳米级孔隙中气体的微观流动特征,建立了基于格子Boltzmann方法的页岩微尺度气体流动模型,定量分析了页岩气微尺度流动的影响因素,通过建立数字岩心求得页岩基质气体流动相关物性参数。研究取得的主要成果与认识如下:(1)总结了页岩气微尺度流动机理的研究现状,分析了页岩储层物性特征和气体流动机理。(2)论述了格子Boltzmann方法基本原理,介绍了常用的边界条件和格子Boltzmann方法的程序结构,推导了页岩气微尺度流动的格子Boltzmann模型,并给出了边界条件。(3)通过经典Poiseuille流对比分析验证了格子Boltzmann方法的可靠性;分析了压力和孔隙尺寸等因素对页岩气在纳米级孔隙中流动的影响,得到降低压力能增强气体流动能力的结论,掌握了页岩气的气体流动行为特征,各因素在过渡区对气体流动的影响较大。(4)对涪陵页岩气田进行实例研究,利用最大类间方差法(OTSU)和马尔可夫链蒙特卡洛法(MCMC)方法重建了三维数字岩心,并通过自相关函数和变差函数验证了重建数字岩心能较好表征实际岩心的物性特征,利用格子Boltzmann方法计算了数字岩心的物性参数,并与经验公式对比分析,模拟结果拟合程度较高,验证了格子Boltzmann方法用于研究页岩气体流动特征的准确性。