页岩具有低孔、低渗的特征,页岩气可以吸附或以游离态赋存在富有机质泥页岩及其夹层中,具有自生、自储、自盖的成藏特征。水平钻井技术、水力压裂技术的进步使得页岩气的产量急剧增加,改变了世界能源格局。我国页岩气的储量位居全球前列,在扬子地块广泛分布的古生界富有机质泥页岩是我国页岩气勘探的重点目标。页岩的孔隙结构和渗透率是页岩气勘探开发中的关键问题。虽然上扬子区页岩气已进入商业开采阶段,但仍存在页岩气形成与富集机理不明确,产能评价发展程度低的问题。而下扬子地区中生代以来经历了广泛的岩浆活动,岩浆侵入对页岩气改造和保存的影响仍不清楚。因此,本文以扬子地块的典型古生界页岩为研究对象,开展成分、孔隙率、孔隙结构、微裂隙和渗透率的综合研究,以揭示不同构造背景下页岩渗透率变化的机制。本文利用全岩和粘土矿物X射线衍射(XRD)分析及有机碳(TOC)测定获得样品的成分。通过密度差异法、低温N2吸附法对样品孔隙的三维结构进行研究,以扫描电镜结合氩离子抛光技术和光学薄片观察对孔隙的二维结构进行定量分析。使用脉冲衰减法和孑孔隙压振荡法获得了样品渗透率随有效围压和孔隙压的变化。实验结果表明,上扬子地区五峰-龙马溪页岩的渗透率各向异性变化很大。在相同的有效压力(6.9MPa)下,渗透率各向异性值可以在1.2~1864.4范围内变化,样品中微裂隙的发育是渗透率各向异性的决定性因素。在低孔隙压力下,页岩当中存在气体滑脱效应或Klinkenberg效应,即实测渗透率值随孔隙压力的减小而增大。在有效围压为6.9MPa时,在4个岩心样品中观察到了气体滑脱效应,但是有3个样品的实测渗透率在高孔隙压时低于Klinkenberg预测值。本文提出了一个新的对数公式来拟合实测渗透率随孔隙压的变化,该方法可以定量估计与Klinkenberg预测值的偏差,而且给出了有效应力法则不适用的孔隙压范围。努森数的计算结果表明,受应力条件、页岩孔径大小、裂隙发育等因素影响,五峰-龙马溪页岩样品中的渗流机制可依次由过渡流、滑脱流转变达西流。因此,渗透率各向异性和气体滑动效应对页岩气开发和储层管理具有重要影响。接触变质作用会显著改变页岩矿物组成、有机地化及孔隙结构等多方面的特征。为分析火成岩侵入对页岩渗透率的影响,本文对下扬子区浙江安吉罗村被花岗岩墙侵入的寒武系荷塘组硅质页岩开展了详细研究,发现早白垩世岩浆侵入导致荷塘组页岩发育了三期裂隙。第一期裂隙为岩浆侵入早期的挤压应力在围岩内产生的共轭剪节理。随着岩浆的持续侵入,热烘烤效应使页岩中的有机质裂解形成CH4,CO2和H2O,这些挥发分和岩浆带来的富硅流体在页岩内提高了孔隙流体压,导致岩墙附近发育第二期张裂隙。随着岩体的冷却,靠近岩墙的页岩发育了第三期收缩裂隙。罗村剖面侵入变质晕的范围约为花岗岩墙宽度的37%。在变质晕内,距岩墙越近,页岩的裂隙密度、有效孔隙度、渗透率和等效镜质体反射率都显著增加。狭窄的变质晕与“渗透率晕”的重合反映了岩墙侵入可导致页岩中有限的水压致裂与水热循环。因此,花岗岩侵入导致页岩的有机质过成熟,第二期和第三期裂隙提供了流体迁移和气体逃逸的重要通道。本研究将显微结构观察与实验测量相结合,促进了对页岩的孑孔隙结构、渗流机制及其各向异性的认识。成果为设计水压致裂开采方案、模拟页岩气产能、评估热演化对页岩气保存的影响等提供了重要信息。