随着能源需求的日益攀升和常规油气资源的不断消耗,油气供需矛盾日益突出,如何高效的开发页岩气就成为了当前研究的重要内容。因此,通过对页岩气吸附特性及吸附机理的研究,提出可靠的增产方案,对未来页岩气生产实际很有意义。本文以取自贵州省黔北地区正安县班竹1#的下志留统龙马溪组页岩为主要研究对象,采用物理试验的方法,开展了页岩中主要气体成分的等温吸附实验,包括甲烷（CH₄）等温吸附实验和二氧化碳（CO₂）等温吸附实验,并对CO₂驱替CH₄做了分析。基于实验结果,从经济角度对“注高温CO₂强化开采页岩气”工艺进行了分析。黔北地区龙马溪组页岩在60℃至100℃温度区间内,在相对较低吸附压力阶段,气体吸附量随着吸附压力升高而迅速上升,上升的速率逐渐缩小,在相对较高吸附压力阶段,气体吸附量随吸附压力升高而保持平稳,并有略微下降趋势。两种气体的吸附量随实验温度的提升而减小。根据吸附等温曲线所示,在60℃至100℃温度区间内,任一吸附压力点下,CO₂相对于CH₄的吸附量更高。在同等温度、压力条件下,CO₂气体的吸附量都大于CH₄气体的吸附量,CO₂气体相较于CH₄气体更容易达到饱和吸附状态,这说明CO₂的吸附能力要强于CH₄。对CO₂驱替CH₄机理进行了分析,通过Langmuir扩展方程推断出,向页岩储层注入CO₂后,储层中CH₄的吸附量会减少。对页岩气在储层中渗流和扩散的方程进行了归纳总结。在数值模拟实验中,发现CO₂气体注入页岩储层后,CO₂组分浓度不断升高,而CH₄组分不断下降,即CO₂可以不断吸附于页岩并驱替CH₄。通过数值模拟实验,说明了CO₂驱替CH₄的可行性。提出了“注高温CO₂强化开采页岩气”的工艺,并对其从经济收益角度进行计算,结果显示,CH₄产量随着向页岩储层中注CO₂气体温度的升高及注入压力的增加相对应的有所提升,但提高收益能力的主要因素是由于所需的CO₂注入量的多少和一些相关工艺成本的费用,而不是只单纯的增加CH₄产量。其中,注入产出比R_p随温度的变化起关键作用。从经济角度来说,通过设置适当的操作温度来提高单井经济收益是可行的。本文通过理论分析、物理实验、数值模拟相结合的方法,系统开展了针对黔北页岩气矿藏高温驱替作用机理研究。研究结果对探讨高温下CO₂驱替页岩气作用机理、寻求新的页岩气增产增效工艺方面具有重要的理论与实际意义。