随着非常规页岩油产量逐年升高,页岩油气勘探开发已成为行业的研究热点。页岩的主体孔隙为纳米孔隙,页岩油的最终产量与油气分子在压裂后页岩的孔道运移密切相关,且压裂后的页岩有大量的纳米级孔道。因此,本论文选取纳米自组装材料γ-Al₂O₃为压裂后页岩的替代模型。通过对纳米自组装材料及其前驱体为样品,建立一套一维二维核磁共振微观孔隙结构表征方法及渗透率理论研究模型,对于完善页岩油提高采收率及催化行业小于100nm孔道表征具有一定的借鉴意义。本文研究包括孔隙结构,孔隙连通性及渗透率模型理论实验研究三大部分,各个部分互相关联,层层递进。1. 在孔隙结构核磁共振表征方面,以纳米自组装γ-Al₂O₃为样品,通过一维核磁共振实验并提出误差函数法,从而确定材料的表面弛豫率为0.525、0.45、0.4μm?s^-1,核磁共振孔径分布:小孔主体孔径为5～9 nm,大孔主体孔径29～47 nm。相比于氮气吸附与压汞法表征得到的孔径分布,核磁共振能够全面表征2.8-315nm双峰孔隙系统。此外,用随机游走数值模拟确定材料的表面弛豫率及孔径分布与实验得到的结果相符。对于内部充满流体的纳米自组装前驱体样品,将其简化成小孔饱和水,大孔饱和烃。在误差函数法的基础上改进得到双C值法,该方法对于小孔大孔填充不同流体的同一材料的表面弛豫率进行分别确定:饱和水小孔的表面弛豫率0.85μm?s^-1、0.65μm?s^-1;饱和油大孔表面弛豫率为0.55μm?s^-1,即饱和水小孔表面弛豫率大于饱和烃大孔表面弛豫率,说明了无机质孔壁与水分子作用力强于烃。2. 毛管压力曲线是反映连通孔隙特性的重要手段。由于开发作业时不能通过压汞获取实测毛管压力曲线这一限制,使得核磁共振测量转换毛管压力曲线发展了诸多方法,但孔径越小,误差越大。通过双曲线模型及径向基函数结合,预测的进汞退出核磁共振毛管压力曲线在大于9nm孔隙与实测进退汞毛管压力曲线重合,即毛管压力曲线在饱和度小于90%处与实测毛管压力曲线基本一致。根据孔喉比及退出效率分析孔道连通性,给出9-77nm孔道连通性好,满足高分子运移其中的条件并给出相应机理,最后用高分子萃取实验进行验证。3. 根据达西定律及泊肃叶方程,在考虑改变孔径尺寸的同时,理论推导了改进的核磁共振渗透率模型,该模型保持了传统核磁共振渗透率模型中的可动流体束缚流体比,新引入了孔喉比,薄膜厚度,弯曲度三个具有实际物理意义的参数。以高分子萃取前后材料为样品,进行一维二维核磁共振实验结合红外光谱、凝胶色谱及镜下观测,对样品进行流体分析并利用改进的一维核磁共振渗透率模型确定渗透率7.39m D、6.02m D、5.27m D、6.25m D,其结果与压汞渗透率5.10m D、4.73m D、5.82m D、5.56m D;达西渗透率4.1m D、5.19m D基本一致,由于薄膜厚度,可动束缚流体比获取困难,对改进的核磁共振渗透率模型变换,通过D-T₂核磁共振实验可直接确定表面弛豫时间及弯曲度,进而求得渗透率6.04m D、6.39m D、5.96m D,该结果与变换前的改进的核磁共振渗透率模型结果基本一致,也与通过Kozeny-Carman方程确定的渗透率相符合。