海相富有机质泥页岩中油气形成、排出和滞留以及孔隙演化在地质条件下十分复杂,是目前非常规页岩油气成藏研究的热点。非常规页岩气虽然已经在北美和中国海相页岩获得很大的突破,并已实现商业化生产,然而对页岩油气成藏的地质理论研究相对滞后。本论文选取北美主产页岩油气盆地的四套以II型干酪根为主的不同有机质丰度和岩性变化的未成熟或低成熟的海相富有机质泥页岩为主要研究对象,具体包括Barnett页岩、Eagle Ford页岩、Woodford硅质岩和硅质页岩,钻取岩石小柱体样品（直径=5 mm,长度=2～3 cm）开展高温、高压条件下的黄金管热模拟实验。通过对模拟产物的详细地球化学分析,并结合氩离子抛光—扫描电子显微镜孔隙表征技术,系统地研究了富有机质泥页岩在不同热成熟阶段油气形成、排出和滞留以及孔隙演化特征,并探讨有机质显微组成、矿物组成以及岩石学特征等对排烃和滞留烃的影响。使用钻取的岩石小柱体样品取代传统的干酪根和破碎的全岩粉末样品作为进行黄金管热模拟实验的材料,其最大优点是岩石小柱体样品继承了原岩的物理特性,岩石结构和孔隙结构保存相对完整,有机质与无机矿物基质的相互接触关系未被改变,整体上较好地保留了泥页岩在地下的岩石格架。本论文取得了以下几点主要成果和认识:（1）通过Eagle Ford页岩岩石小柱体和粉末样品黄金管热模拟实验结果的对比,评价了岩石格架对泥页岩中气体形成、排出和滞留作用的影响。研究发现,岩石格架对气体滞留作用的影响随热成熟度的升高而逐渐减小,除了受排烃效率的影响,这可能也指示了泥页岩中孔隙网络的演化,特别是有机孔的发育,有利于改善其连通性,为气体排出提供了运移通道。此外,在油气形成的不同阶段,岩石小柱体样品由于继承了原岩的岩石格架,有机酸与碳酸盐矿物相互接触概率减小,由碳酸盐矿物分解生成无机成因CO2远小于粉末样品。同时岩石格架的存在,有利于烯烃的加氢反应,岩石小柱体样品模拟产物烯烃和氢气较粉末样品的含量显著要低,与自然产物相似。因而,岩石小柱体的实验模拟产物更能代表地质条件下实际天然气组成。（2）高温、高压条件下的岩石小柱体黄金管热模拟实验方法,结合氩离子抛光—扫描电子显微镜技术,成功实现了不同热成熟阶段泥页岩中孔隙形成和演化过程,为地质条件下泥页岩中微米—纳米级孔隙演化的研究提供了有效的手段。研究结果显示,以II型干酪根为主的海相富有机质泥页岩中孔隙的发育与演化过程主要受热成熟度和有机质显微组分的控制。Woodford硅质页岩样品中丰富的Tasmanites藻类有机质,具有I型干酪根的地球化学特征,其转化生烃和孔隙发育过程与Barnett页岩以及Eagle Ford页岩样品中的无定形有机质存在显著差异。海绵状纳米级有机孔主要形成于生油窗晚期和油裂解阶段,而少量的颗粒有机质,可能为惰质组,在整个有机质热演化阶段不发育孔隙。（3）通过质量平衡计算,建立了以II型干酪根为主的海相富有机质泥页岩在不同热成熟阶段油气形成、排出和滞留的定量评价模型,并通过对比研究,提出了有机质显微组分和岩性变化对富有机质泥页岩生—排—滞留烃存在显著的影响。与Barnett页岩、Eagle Ford页岩和Woodford硅质岩样品相比,有机质丰度最高的Woodford硅质页岩样品排油效率最低,其可能形成机制与Tasmanites藻类有机显微组成和岩石学特征有关。此外,随有机质热演程度的增加,在相同热成熟阶段,Barnett页岩和Eagle Ford页岩岩石小柱体模拟样品的含油饱和指数（OSI值）近似代表地质条件下富有机质泥页岩中游离油的最大含量,可能指示了在实验室条件下岩石小柱体模拟样品和地质条件下自然演化剖面的泥页岩样品的OSI值具有一定的可比性。（4）以II型干酪根为主的海相富有机质泥页岩单位岩石生成气量在相同油气形成阶段与残余TOC含量之间具有显著的线性关系,进而提出了生成气量与残余TOC含量的经验关系图版。该经验关系图版为定量描述地质条件下II型干酪根富有机质泥页岩在不同热成熟阶段生成气量和岩石中残余TOC含量提供了简单、快捷的方法。应用本研究建立的经验关系图版估算四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气的散失。结果显示,由于排烃和构造散失作用损失气量高达总生成气量的近似70%～90%,在地质条件下仅占总生成气量的不足30%被保存在富有机质泥页岩中,形成四川盆地五峰组—龙马溪组高—过成熟页岩气藏。