大规模水平井水力压裂是国内外页岩气开采的关键技术,工程实践表明压裂液返排率普遍较低且不同区块差异性较大,由于压裂液成分复杂,长期存在于地下有可能污染地下水,前人研究表明页岩自吸作用是造成压裂液返排率低的主要原因,但是目前自吸机理与影响因素尚未明晰。为了探索页岩储层对压裂液的自吸机理及影响因素,本文开展了不同尺寸大小、不同矿物类型岩块在不同实验条件下的自吸实验,根据实验结果并结合岩块矿物表面特征分析与溶液化学性质测试,得到了岩块自吸作用的主要影响因素,建立了适宜的自吸模型,并探讨了不同页岩矿物成分对压裂液溶液的自吸机理。主要得到以下研究成果:（1）不同因素对岩块自吸的影响有:尺寸（比表面积）对岩块自吸率的影响表现为比表面积越大,自吸率越大;矿物种类对岩块自吸率影响表现为蒙脱石的自吸率最大,高于绿泥石、高岭石、石英、长石,原因在于蒙脱石具有较高的吸水膨胀性;温度对岩块自吸的影响表现为温度越高,自吸率越高,自吸速率越大,原因在于温度越高,矿物内部矿物颗粒之间的层间距越大,水分子动能也越大;溶液对岩块自吸的影响表现为KCl溶液浓度越高,岩块自吸率与自吸速率均越小,原因是K+抑制岩块水化作用,导致岩块自吸量减小。（2）自吸模型选择与建立:经拟合、验证,自吸模型V（28）Kt可有效反映本实验中岩块自吸率随时间的变化规律。以蒙脱石为主的类型III岩块自吸率变化表现为上升、缓慢上升、下降三个阶段,原因是上升阶段以微裂隙孔隙吸水为主,缓慢上升阶段以蒙脱石矿物本身吸水为主且微裂隙孔隙吸水减少,而下降阶段矿物吸水膨胀排挤微裂隙孔隙水。（3）自吸过程中的水-岩变化:岩块吸水后蒙脱石矿物膨胀导致岩块微裂隙孔隙减小并趋于闭合,同时由于可溶矿物溶解观察到在岩块表面存在次生溶隙。温度越高,Na⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺溶解量越大;KCl对Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺的溶解有抑制作用;相同实验时间内,岩块质量越大,K+、Na+、Al3+、Ca2+、Mg²⁺溶解量越多。通过水文地球化学分析,推测出溶液中的Na⁺来自钠长石矿物溶解,K⁺来自斜长石溶解,Ca²⁺、Mg²⁺来自蒙脱石溶解,而Al³⁺来自钠长石、斜长石及蒙脱石溶解。实验研究了页岩气开采过程中页岩吸水机理、压裂液返排规律、水-岩反应,为今后指导页岩气开采与防治地下水污染提供了一定理论依据。