随着压裂技术在低渗、特低渗储层开发中的普遍应用,以及页岩、致密砂岩等非常规储层的研究逐渐成为油气领域的研究热点,裂缝结构在储层开发中的作用越来越受到重视。明确裂缝结构中流体的运移特征规律对合理开发低渗、特低渗储层及页岩、致密砂岩等非常规储层具有重要意义。因此,采用理论推导、物理实验和格子玻尔兹曼数值模拟计算相结合的方法,系统考察拉张型裂缝、基于高斯分布的非匹配型裂缝及剪切滑移裂缝的渗流规律,并基于数值模拟参数推导了迂曲度计算的近似公式。将取自现场的页岩岩心采用巴西实验将其劈裂形成人工裂缝结构并获取粗糙裂缝壁面参数,基于三维形貌仪扫描原理计算粗糙裂缝壁面特征参数,采用聚类分析方法确定参数的合理性,建立张拉型裂缝结构的渗透率计算公式,并采用灰色关联方法确定各因素对渗透率的影响程度;为确定张拉型裂缝结构中的渗流特征规律,将其渗流场可视化、确定不同方向渗流场截线上的压力和速度分布、并将渗流场离散为小尺度单元体结构分析其渗流特征;针对实际裂缝结构两壁面间存在非匹配性的情况,统计粗糙裂缝壁面高度分布规律,并采用粗糙度、分形维数和非匹配长度建立粗糙裂缝结构数学模型并生成各种条件下的非匹配裂缝结构,引入非匹配综合系数确定非匹配性对裂缝渗流能力的影响,采用正交实验结合灰色关联分析的方法确定各因素对非匹配型裂缝结构的影响程度;针对剪切滑移裂缝结构在体积裂缝网络结构中的重要作用,总结剪切滑移裂缝形成的力学条件,忽略两壁面间接触面积的影响,采用固定研究目标长度的方法分别研究V型结构、正弦曲线、凹槽结构、二维剖面线结构和三维粗糙裂缝结构两壁面产生滑移作用时,对裂缝渗透率的影响;从渗流的概念出发,将三维粗糙裂缝结构简化为二维,采用裂缝结构基本组成单元体和含接触面积的等效平板模型结构验证公式的准确性。研究结果表明:所选取样本迂曲度在1.10左右,倾角为0.99°~8.86°,粗糙度为0.062~0.162mm;迂曲度、粗糙度、倾角对渗透率影响不存在替代关系,必须同时考虑三者的影响;实际粗糙裂缝渗透率比平板模型渗透率要小19%~29%,说明必须考虑裂缝粗糙度影响;经验证,推导的渗透率计算公式满足计算精度要求;倾角、迂曲度、粗糙度等的影响不可忽略;张拉型裂缝结构中整体上压力沿渗流方向呈小幅波动线性分布;在垂直于渗流方向上也存在呈线性分布的压力,但该方向压降相比于渗流方向压降很小;沿渗流方向任意平行于渗流方向的截线上,压力均呈波动性线性分布,且线性分布规律保持一致;垂直于渗流方向截线上,压力分布受壁面粗糙性影响具有随机性;壁面粗糙性决定了渗流流线的分布,同一渗流流线上不同位置处渗流速度略有差别;各渗流单元体的渗流总速度并不相等;渗流速度不只与壁面粗糙度有关,与渗流路径的迂曲程度同样密切相关。随非匹配长度增加,粗糙裂缝渗透率总体上呈波动中增长趋势并趋于稳定趋势。非匹配型裂缝结构渗透率值要比匹配型裂缝渗透率值略小;裂缝开度和粗糙度是影响裂缝渗透率的最主要因素,其它依次为分形维数、各向异性系数和非匹配长度。粗糙度分布规律同样对裂缝渗透率具有重要作用;随剪切滑移距离增加:三种基本结构单元V型结构、正弦曲线和凹槽结构的渗透率呈迅速下降趋势并趋于稳定;二维剖面线结构渗透率呈先下降后升高趋势,但总体上呈下降趋势;随非匹配程度增加,二维剖面线结构渗透率呈略微下降趋势;三维粗糙裂缝渗透率呈下降趋势。滑移作用造成迂曲度沿渗流方向呈杂乱状分布;剪切滑移作用对裂缝渗透率的影响,与两裂缝面的分布状态密切相关;两裂缝面不存在接触面积时,剪切滑移作用减小裂缝渗透率;两裂缝面存在接触面积时,剪切滑移作用能够提高裂缝渗透率;基于速度分布的迂曲度计算公式能够满足计算需要,可以用于数值模拟中快速计算二维裂缝结构的迂曲度。