论文以川东地区下古生界五峰组-龙马溪组富有机质页岩为研究对象,采用野外编录、室内实验、数据分析、综合对比、理论分析的研究思路,以优质页岩储层的孔隙结构表征及优质孔隙结构储层的发育机理为核心科学问题,在系统调研、吸收前人研究进展的基础上,基于丰富的研究区样品与地质资料,针对储层发育特征、尤其是纳米尺度孔隙结构特征展开系统的定性-定量分析测试,针对表征难点设计一系列技术手段,以多种手段与综合技术体系精细量化表征了优质页岩储层孔隙结构,量化了孔隙系统的层段性差异,形成了多方法交叉表征技术体系,并通过储层对比提炼了优质孔隙结构类型储层的特殊性,阐明了页岩储层孔隙系统发育的多因素-多尺度-多级别影响因素,明确了不同层段孔隙系统的成因差异,形成了孔隙角度的优质页岩储层发育机理以及储层优选评价方法,将孔隙研究成果与实际应用相结合。研究结果表明:在大地构造演化、古地理格局变化及海平面相对升降等因素的控制下,川东地区五峰组-龙马溪组下部沉积于滞留海盆-深水陆棚相环境,向上过渡为半深水-浅水陆棚相环境,沉积了碳质页岩、硅质-碳质页岩等构成的页岩层系,形成五峰组、龙马溪组底部、下部、中部与上部储层的物质组分与岩石结构层段性差异。五峰组-龙马溪组底部富笔石水平层理极为发育,储层具有显微―层控‖特征,向上沉积构造过渡为粉砂质纹层等。矿物组分主要由粘土矿物、脆性矿物、黄铁矿等构成,其中,粘土矿物以伊利石-绿泥石-伊蒙混层组合为主,五峰组-龙马溪组底部生物源硅质、蒙脱石、有机质富集,向上陆源碎屑影响增强;有机质以基质干酪根、笔石化石、固体沥青等类型赋存,属于I型干酪根,达到高-过成熟,高孔隙度与高含气性层段与高脆性矿物、高TOC层段相对叠合。通过“微区覆膜无喷金技术”以及三轴抛光消减沉积物天然非均质性影响,实现3nm~微裂隙尺度的全尺度孔隙观测,综合合发育尺度、发育空间位置、成因、形貌特征等特征,从成因-物质组分-形貌角度出发,综合建立了包括四大类、二十余种子孔隙类型的五峰组-龙马溪组页岩储层基质孔隙多级描述性系统分类方案。在系统认知储层孔隙类型与特征的基础上,通过二氧化碳吸附-低温氮气吸附-高压压汞-图像数值化表征-纳米CT-低场核磁共振等多方法交叉综合测试,揭示了五峰组-龙马溪组页岩储层主要微观储集空间分布特征,以微孔-小孔最为发育,大孔-微裂隙次之,中孔具有相对较低但稳定的发育程度;同时,针对孔隙连通性以及有机-无机孔隙结构差异等表征难点,设计了基于饱水-饱油-离心条件下的NMR测试、自发渗吸-NMR联测等手段,并结合纳米CT建模,将储层微观储集空间划分为有效连通性不同的多级连通域,孔隙网络的三维分布特征和孔隙群簇对比反映有机质分布是孔隙网络分布的主要影响因素,矿物孔隙对储层孔隙系统连通性具有一定贡献。在高分辨率图像与系统分类的基础上,应用图像大视域拼接与数值化处理技术,提取了近40万个孔隙的结构特征参数,获取了不同类型孔隙的非直观特征,实现了对不同类型孔隙的专门表征,突破了孔隙比例量化、孔隙形貌量化、孔隙定性-定量匹配等表征盲点,结果表明,储层孔隙整体形貌为近圆状,10nm~30nm为孔隙数量峰值,五峰组-龙马溪组底部有机孔比例分别达到58%与62%,向上比例显著降低,层段性差异显著。结合定性-定量研究方法与创新手段,总结形成页岩微观储集空间的多方法量化表征技术体系,有助于加强对纳米孔隙的表征精度及针对性。在前述研究的基础上,通过相关性分析、储层对比以及创新实验提炼优质储层孔隙结构的特殊性,总结优质孔隙系统的结构特点。物质组分、沉积构造、物质空间分布、应力、力学结构、造缝潜力等因素通过不同机理影响了孔隙系统的发育,五峰组-龙马溪组底部储层纳米吸附孔隙以有机孔隙为主;贵金属纳米粒子充注与储层对比显示非常规储层可以从孔隙网络连通性角度分为五个主要类型,五峰组-龙马溪组底部储层属于“核心渗流通道”型;综合选取物质组合、岩石结构、吸附孔隙特征、渗流孔隙特征、多尺度连通性等方面对孔隙系统进行分类表征,最优储层孔隙系统属于硅质-碳质页岩型,碳质页岩型次之。储层优质孔隙系统的发育受多因素-多尺度-多级别控制因素影响,闭塞滞留或深水慢速沉积为优质储层提供了适宜的物质基础,不同沉积环境使储层具有物质组分与岩石结构的层段性差异,在构造埋藏的控制下,储层经由有机质生烃作用、矿物转化作用等储层成岩作用的综合影响,以多种孔隙发育与保存机制,形成了优质储层以有机质纳米孔为主要储集空间、以高压裂造缝潜力或矿物孔隙为主要渗流通道的孔隙结构;五峰组部分层段与龙马溪组底部的碳质-硅质型页岩孔隙系统,是在富生物源硅质、富有机质、富蒙脱石、富水平层理的物质基础上,经由强度、类型不同的特殊成岩改造,形成的具有高吸附储集能力、高自封性能与高脆性的优质储层孔隙类型。论文系统揭示了川东地区五峰组-龙马溪组页岩储层的基本地质特征与精细孔隙结构特征,实现了储层孔隙精细量化表征,形成了一系列创新技术方法与多方法交叉量化技术体系,对不同品质孔隙系统的形成发育机理进行了专门研究,总结出了优质孔隙系统储层的形成发育机理以及孔隙角度的优选评价方法,为实现孔隙研究的深化、精细化、实用化提供科学方法与依据。该论文有图231幅,表66个,参考文献421篇。