中文摘要：

页岩气的勘探开发过程中，页岩气储量评估的问题以及泥页岩的油气封闭机理等问题是目前研究的热点。页岩气的吸附与泥页岩的油气封闭都与泥页岩中微孔隙有十分密切的联系。在泥页岩的微孔隙中，水分子，泥页岩孔壁与烃类分子之间，以及其他地层流体与泥页岩微孔隙之间都存在着复杂的相互作用， 因此这一领域仍然存在许多重要的科学问题需要进行更加深入的研究。本项研究利用岩矿显微鉴定、微区分析技术以及气体吸附等温线法系统分析不同深度烃源岩的成岩特点和微孔隙特征，研究其微孔隙成岩演化规律。以烃源岩孔隙结构、吸附行为等实验研究为基础，采用QSDFT，MD，DPD等多种计算模拟手段研究微孔隙中甲烷吸附行为以及微孔隙与各种封闭机制的内在联系。基于微孔隙成岩演化规律的实验研究和吸附行为及封闭机制模拟计算研究，进而讨论成岩作用与烃类吸附容量及含烃流体封闭作用的制约关系，为泥页岩油气的勘探开采工作提供有用信息。

结论摘要：

本项研究针对页岩气储层的微孔隙吸附作用的特殊性开展了系统的研究工作。首先，通过典型样品的对比分析，评价了探针气体吸附等温线法表征页岩纳米孔隙的核心模型，发现BJH 法和HK 法分别仅适用于介孔和微孔的表征，而QSDFT 法对介孔和微孔的表征都适用。鉴于页岩孔隙具有孔径分布广、孔隙结构复杂的特点，因此建议在分析页岩孔隙结构时宜采用QSDFT 方法。利用QSDFT模型，系统分析不同埋深泥岩的孔隙结构，归纳总结了随成岩作用加强孔隙结构的演变特征，进一步利用QSDFT计算了孔隙吸附甲烷的最大容量，获得了和实验数据相似的吸附量，同时还计算了吸附作用引起的岩石应变特征。为了精确认识泥岩纳米孔隙吸附流体的活动性特征，以粘土矿物作为模式矿物研究了页岩孔隙内粘土晶间孔隙流体活动性，发现粘土矿物的晶体结构、表面电荷特征均对孔隙流体活动性有着控制作用，系统的分子动力学研究发现，粘土矿物孔隙内壁的亲润性特征受多种因素控制，但在孔隙流体为含盐体时，各种粘土矿物的表面均表现为亲水性，这一属性导致粘土孔隙内烃类物质的运移易于孔隙水。鉴于泥质孔隙细小的基本特征，本研究采用DPD模拟方法研究了泥页岩中链状分子在不同外力场的作用下穿越狭窄孔道的动力学行为，重点考察了穿越过程中链长，驱动力强度和溶剂质量对穿越过程的影响。发现驱动力提高、链长降低能够提高链状分子穿越孔喉，而水相中的烃类分子更易于穿越孔喉。总之，本研究系统研究了泥质岩石孔隙结构的表征方法，并成功揭示了泥岩孔隙结构随埋藏深度增加的演变特征；探索分析了粘土矿物为孔壁的纳米孔隙内吸附流体的活动性特征，揭示了粘土矿物晶体化学和流体组分的重要影响，并半定量研究了链状分子穿越泥岩纳米孔喉的影响因素。上述认识可望为认识页岩气和页岩油的成藏机制、资源评价和开发技术研究等提供微观信息。