页岩具有“源储一体”的特征,其生烃作用和成岩作用共同控制储层孔隙结构演化过程,进而影响含气量和赋存状态的转化。本文以四川盆地南部五峰-龙马溪组页岩为研究对象,明确了过成熟海相页岩孔隙结构特征及控制因素,阐明了有机质生烃与储层成岩过程中孔隙结构演化规律,创新性地建立了成岩作用影响页岩储层物性的定量表征方法,恢复了成岩-成烃作用耦合控制下页岩气赋存状态演化过程。五峰-龙马溪组页岩为过成熟富有机质页岩,矿物组成以石英、粘土和碳酸盐矿物为主。依据矿物组成差异性识别出4类岩相,其中硅质页岩形成于缺氧-贫氧环境,粉砂质和钙质页岩形成于贫氧-富氧环境,而黏土质页岩多形成于富氧环境。页岩孔隙类型以有机质孔和黏土矿物晶间孔为主。页岩孔径分布具有多峰特征,孔体积为1.411cm³/100g~3.028cm³/100g,其中微孔(50nm)占比分别为23%、58%和19%。分离有机质的孔体积和比表面积远远大于页岩,页岩中孔径小于20nm的孔隙由有机质和无机矿物共同提供,孔径在20nm~80nm的孔隙主要由有机质提供。页岩组成中,TOC和黏土矿物含量对孔隙结构的发育具有积极作用。通过低成熟下马岭组海相页岩热解模拟实验获取人工熟化的不同成熟度页岩。有机质生烃演化可以分为生物化学生气(生沥青)、热降解生油气(生油窗)、热裂解生湿气和深部高温生气(生干气)4个阶段。页岩孔隙形态和孔隙结构的演化过程与油气生成时间匹配良好。有机质演化过程中,无机矿物孔隙逐渐减少或消失,有机质孔隙从不发育到发育有机质收缩孔、气泡状有机质孔,再到海绵状有机质孔。孔隙结构定量表征结果表明:(1)生沥青阶段,有机质收缩孔及内部微裂缝的出现导致介孔和宏孔体积增加,沥青充填导致微孔体积减小;(2)生油窗阶段,气泡状有机质的发育导致孔体积增加;(3)生湿气阶段,大孔径的气泡状有机质孔过渡为小孔径的海绵状有机质孔导致介孔和宏孔体积减小和微孔体积增加;(4)生干气阶段,海绵状有机质孔的大量发育导致孔体积明显增加。页岩气体吸附能力受微孔结构控制明显,随成熟度增加,单位微孔体积内气体吸附能力降低。五峰-龙马溪组页岩成岩作用类型主要包括压实、胶结、交代、溶蚀和有机质成熟作用。不同岩相页岩成岩作用减孔效应不同,其中硅质页岩以胶结减孔为主,黏土质页岩以压实减孔为主,而钙质页岩胶结减孔和压实减孔程度相当。成岩演化与有机质生烃共同影响孔隙的发育,成岩作用决定了无机矿物孔的分布,进而控制了迁移有机质的富集及有机质孔的发育程度。不同岩相页岩碎屑组分的非均质性导致了其成岩-成烃综合演化过程的差异性。五峰-龙马溪组页岩甲烷吸附能力分布在1.149mg/g~2.442mg/g,主要受温度、总有机碳和粘土含量影响。基于Langmuir过剩吸附模型,以甲烷等温吸附拟合参数与温度的线性关系为基础,建立了页岩含气量预测模型。随埋深增加,气体吸附能力先增加后降低,游离气含量逐渐增加,吸附气比例逐渐降低。五峰-龙马溪组页岩气赋存状态演化过程可以分为3个阶段。沉积初期至晚二叠世,吸附能力迅速增加,后小幅度波动变化,该阶段总含气量有限,气体吸附处于欠饱和状态。晚二叠世至白垩纪中期,吸附能力降低,该阶段总含气量包括干酪根热解气及液态烃裂解气,气体吸附处于饱和状态,开始出现游离气,游离气含量随埋深增加而增加。白垩纪中期至今,地层抬升,生烃过程停止,吸附能力增加,现今地层含气量大小受地层抬升过程中保存条件破坏程度的控制。