近几十年,随着水力压裂技术的发展,页岩气资源得到了迅速开发。但是,数万方的水力压裂液注入到页岩气储层中并且返排率往往低于40%,而水占压裂液组分的90%-99%,大量水资源消耗将引发潜在的环境问题。而压裂液自发渗吸进入页岩气储层可能是造成返排率低的重要机理。此外,深入了解页岩的水力特性及水分运移规律对许多工程应用和自然科学领域具有重要意义,如地下水循环、二氧化碳地质封存、核废料存储等。因此,本文以柴达木盆地东部石炭系页岩为研究对象,去离子水为湿润相,甲烷为非润湿相,开展了页岩样品在不同甲烷压力（0.1 MPa、1 MPa和5MPa）下的吸水实验,分析研究样品的吸水特性及其影响因素,并使用Hydrus-1D软件对实验数据进行参数反演,获得样品的水分运动参数,模拟其在不同条件下的水分运移过程,为地下水资源合理利用和页岩气开发提供理论基础。主要研究内容和结论如下:（1）页岩样品的主要矿物是石英、黏土和方解石,中孔所占总孔隙体积的比例最大,以纳米级孔隙为主,平均孔隙半径为6.04 nm～10.74 nm。气体吸附法和高压压汞法相结合大致可以得到基质所占孔隙体积,而氦气膨胀法则可以得到基质和微裂缝所占据孔隙体积。（2）样品的甲烷渗透率随着平均孔隙压力增大而降低,表明出现了滑脱效应。为消除滑脱效应影响,计算了样品的克林肯伯格渗透率。而样品的克林肯伯格渗透率比其水渗透率高出2个数量级。两者相差较大的主要原因可能是水与页岩纳米级孔隙的表面相互作用形成的结合水膜,改变了页岩样品的孔隙结构。（3）样品的吸水量和吸水速率随着甲烷压力增加而减小。样品的吸水量与时间的算术平方根在不同甲烷压力下都表现出良好线性关系。随着中孔所占总孔隙体积的比例、石英、黏土和TOC含量增加,样品的吸水量与吸水速率有增加的趋势。（4）甲烷压力从0.1 MPa增加至1 MPa,样品的毛细压力迅速地下降;之后,其值随着压力增加仍下降,但下降相对较平缓。认为毛细压力与甲烷压力之间可能存在对数关系。（5）实验和模拟结果表明,随着甲烷压力增加,更多的甲烷分子吸附在页岩样品的孔隙表面上,使孔隙的润湿性逐渐由亲水向亲油转变。水自发渗吸进入样品过程中产生更多封闭气泡,降低了样品的有效饱和含水率,从而使其有效渗透系数随之降低。（6）模拟结果显示,当压力差小于104 cm水柱时,对样品的侵入高度有着相对较小的影响;而当压力差大于105 cm水柱时,对样品的侵入高度有着十分显著的影响。