页岩的储集特性、石油在页岩中的赋存规律和可流动性是目前页岩油地质研究的核心和难点问题,核磁共振是表征三者并建立有机联系的有效实验技术。本文针对渤海湾盆地东营凹陷沙河街组泥页岩,以核磁共振技术为核心,开展了X射线衍射、总有机碳及岩石热解、低温氮气吸附-解吸、扫描电镜、高压压汞、X射线CT扫描、热重分析、离心分析及渗流模拟等实验性工作。研究分析了页岩孔隙系统、孔隙结构及孔隙度和渗透率等储集特性,不同赋存状态页岩油的含量、赋存孔径及相互转换规律,以及页岩油可动量和流动规律,并识别了页岩有利岩相类型。系统开展了核磁共振技术在页岩孔隙系统、孔隙结构、孔隙度和渗透率研究中的应用,建立了基于核磁共振技术的页岩储集特性定量评价体系。基于页岩储层特征,标定了页岩核磁共振测试最佳参数,建立了页岩储集物性核磁共振测试方法(饱和油去干样基底方法),定量计算了页岩核磁共振孔隙度和渗透率。基于页岩饱和油T₂谱分布特征,建立了页岩孔隙系统核磁共振T₂谱识别方法,将页岩孔隙系统分为微小孔(20 ms,>1000 nm)。基于氮气吸附测得的微小孔和扫描电镜分析的中孔孔径分布,建立了页岩T₂谱孔径分布“分段联合”标定方法,定量评价了页岩全孔径分布特征。根据页岩T₂谱峰分布,建立了页岩储层分级评价方法,将页岩储层分为四级,并计算了各级储层T₂谱多重分形特征,定量评价了页岩储层孔隙结构的复杂性和非均质性。通过分析不同流体饱和状态的页岩、粘土矿物及干酪根核磁共振弛豫特征,建立了页岩主要氢核组分核磁共振T₁-T₂识别图版,揭示了页岩油赋存状态。应用热重、离心-核磁共振分析,建立了页岩吸附/游离油定量评价方法,分析了不同温度吸附/游离油含量和分布规律,阐明了页岩吸附/游离油相互转换规律,并建立了页岩吸附/游离油T₂谱定量评价模型。揭示了页岩吸附、束缚及可动油的赋存孔径及核磁共振弛豫特征,建立了页岩油赋存模式。采用离心-核磁共振分析了页岩油可流动量,页岩油可动量较低,可流动性较差,可流动量随游离油量增加而增加。通过物理模拟实验,揭示了页岩油渗流规律,分析了有效应力和边界层效应对页岩油渗流的控制作用,页岩油渗流是二者综合作用的结果,建立了有效应力和边界层效应共同控制的页岩油渗流评价模型。分析了不同岩相页岩孔隙度、渗透率、吸附/游离油量、可动油量及渗流规律分布特征,揭示了页岩有利岩相类型,即纹层状富有机质钙质页岩和块状含有机质富硅质泥岩为最优页岩油储层,最有利于页岩油储集、赋存和流动。