微孔缝结构是页岩储层定量表征的核心内容,同时也是架起研究页岩气微观赋存机理与宏观富集规律的桥梁。本论文以上扬子区下志留统龙马溪组富有机质页岩为研究对象,采用野外调查、实验测试、数值模拟、理论研究等方法,以页岩微孔缝结构演化与页岩气赋存机理为科学问题展开系统研究。主要取得以下认识和成果:龙马溪组富有机质页岩在研究区内广泛发育,基于野外实测剖面、钻孔统计以及前人资料总结,编制研究区龙马溪组黑色页岩厚度平面分布图。识别出龙马溪组主要发育黑色碳质页岩相、钙质页岩相、粉砂质页岩相、泥质粉砂岩相等4种主要岩相类型。通过定量表征龙马溪组页岩地化特征与矿物学组成,发现龙马溪组有机碳含量垂向分异性明显,下段有机质丰度高,页岩矿物组成复杂,主要包含石英、粘土、长石、碳酸盐岩等,矿物分布非均质性强。借助场发射扫描电镜,界定不同类型孔隙形貌特征,提出页岩骨架矿物刚性格架对有机质孔隙的保护机制,揭示层理微缝对页岩气赋存运移的重要意义。进一步有效联合高压压汞、低温液氮和二氧化碳吸附等实验,实现对页岩孔隙结构全尺度定量表征,揭示页岩孔径分布以双峰态-微孔优势型为主,且孔比表面积主要由孔径小于10nm孔隙贡献,而孔体积主要来源于孔径小于200nm孔隙。通过高温高压原位地层仿真热模拟实验,结合场发射扫描电镜技术,系统揭示有机孔、溶蚀孔、粘土矿物孔隙形貌动态演化特征,同时结合高压压汞、低温液氮和二氧化碳吸附等测试技术,定量表征微孔、介孔、宏孔孔隙结构(比表面积、孔容、孔径分布)动态演化特征,基于WX2井沉积埋藏史,反演龙马溪组孔隙动态演化规律,建立孔隙网络随热演化的4段式演化机制。同时借助室内甲烷高压等温吸附实验,从Gibbs吸附量定义出发,解释“倒吸附”现象出现原因。引入过剩吸附量校正项,发现以超临界微孔填充模型(SDR)校正得到绝对吸附量更为合理。结合页岩地化、矿物、孔隙结构特征,揭示页岩吸附含气量的物质主控因素,阐明微孔、介孔孔比表面积对页岩吸附含气量的控制作用。最后基于分子动力学理论,使用巨正则蒙特卡洛法模拟系统研究微孔缝中页岩气微观赋存机理,研究发现随着孔径增大,孔隙单位比表面积吸附量呈阶梯式递增,当孔径大于2nm后,单位面积吸附量趋于定值。揭示微孔尺度内甲烷主要以吸附态形式存在,明确孔径分布对页岩含气量有着至关重要的影响。