陆相页岩气资源占到页岩气总资源的三分之一,但陆相页岩气勘探突破不大,制约页岩含气性的储层孔隙结构研究还非常薄弱。论文以鄂尔多斯盆地三叠系延长组和柴达木盆地中侏罗统大煤沟组陆相页岩为研究对象,针对未经抽提等处理的原始页岩样品,利用TOC分析、岩石热解、X-射线衍射、场发射扫描电镜、低压CO2/N2吸附、高压压汞等技术,开展陆相页岩储层特征、孔隙结构特征、孔隙结构演化以及控制因素的研究。结果表明,研究区陆相页岩具有“两高两低多种类型”的特点:即有机碳含量和黏土矿物含量高,热演化程度和脆性矿物含量低;有机质类型多,以偏腐殖混合型为主。主要岩相类型包括黏土质页岩、硅质页岩和混合页岩,其中硅质页岩纹层最发育,黏土质页岩和混合页岩TOC含量较高。扫描电镜揭示研究区陆相页岩孔隙类型主要为粒间孔、粒内孔和有机质孔隙,与海相页岩相比,陆相页岩粒间孔隙直径较大(可达微米级),而粒内孔隙直径较小(几十到几百纳米),有机质孔隙发育相对较少且孔径和分布不均匀。陆相黏土质页岩孔隙孔径整体偏小,孔隙连通性整体较好,具有平行壁的狭缝状孔隙和墨水瓶型孔隙相对发育;混合页岩孔隙孔径整体偏大,孔隙连通性较差,楔形狭缝状孔隙相对较发育,墨水瓶型孔隙发育较少。随成熟度增加,黏土质页岩单位TOC孔体积呈减小趋势,混合页岩整体呈先减小后增大的趋势,微孔体积呈减小的演化趋势。两类岩相页岩中孔体积占总孔体积的比例高,微孔和中孔提供主要的比表面积。随演化程度增加,黏土质页岩2~10nm的中孔占总孔体积和总比表面积的比例降低,混合页岩2~10nm的中孔占总孔体积和总比表面积的比例增加。未熟油气的生成以及有机酸溶蚀促进了页岩孔隙的发育,液态烃充填和页岩储层的埋深压实导致页岩有效孔隙的减少。生油窗阶段孔隙的数量和孔径都快速变化,液态烃的大量生成和残留堵塞孔隙,残留烃主要赋存于0.3~0.6nm的微孔以及2~20nm的中孔之中,残留烃的存在对于陆相页岩储层孔隙结构的表征以及含气性的分析均有影响。凝析气阶段有机质孔隙随着烃类的排出和裂解而增多,被残留液态烃堵塞的孔隙开启,同时页岩储层内部压力下降,压实作用增强。除此之外,有机质孔隙的发育还与有机质的赋存状态有关,黏土矿物和黄铁矿的催化生烃作用导致分散伴生态有机质中孔隙的孔径小于富集态有机质,较富集态有机质孔隙更加发育。