中国海陆过渡相页岩气资源潜力巨大,海陆过渡相页岩非均质性强,页岩气初次运移和微观赋存条件具有特殊性,储层地化特性、岩性、物性、润湿性和吸附/解吸性共同制约了页岩的含气性和可采性。以南华北盆地石炭—二叠系山西-太原组海陆过渡相页岩为研究对象,基于页岩孔隙结构测试、润湿性测试和高压甲烷吸附等实验,以理论分析为重点,着重对页岩润湿性及其主控因素、润湿性对含水及孔隙参数的影响、润湿性对甲烷吸附的控制机理等制约页岩气赋存与产出的关键性问题进行了深入研究,主要取得以下认识:(1)阐明了南华北盆地山西-太原组海陆过渡相页岩润湿性特征及主控因素,建立了基于有机质参数–矿物组分–孔隙结构的页岩润湿性三端元评价模型。山西-太原组页岩具有既亲油又亲水的“双亲”特征,其中氩离子抛光水-空气接触角介于49.7°-88.2°(平均为71.4°),表明水湿性较强。较大的粗糙度和较高的有机质(镜质组和极性官能团)、伊蒙混层、碳酸盐矿物、长石等含量有利于页岩水湿,而较高的腐泥组含量及矿化度利于油湿。温度和压力对润湿性具有非线性化影响,原位埋藏页岩的水湿性更强。(2)厘定了润湿性对页岩孔隙空间和甲烷吸附具有“双重”影响,揭示了润湿性对甲烷吸附的控制机理。页岩润湿性变化控制储层含水分布,一方面使水分子以微孔毛细凝聚水和非微孔吸附水膜的方式损害孔渗性,同时以水-甲烷竞争吸附方式抑制甲烷吸附,另一方面则通过黏土矿物水湿后的“膨胀扩孔”效应,促进孔隙空间增容,增大甲烷吸附量。(3)提出了“水湿-水锁-解吸滞后”和“水湿-膨胀-解吸滞后”两种页岩气解吸滞后模式,揭示了水湿性页岩甲烷解吸滞后机理。甲烷解吸滞后实质上受控于页岩组分润湿性、孔隙湿度和孔径大小,矿物膨胀作用也可能造成解吸滞后。无论墨水瓶孔存在与否,亲水有机质和膨胀性矿物都可能发生解吸滞后。(4)发现了页岩润湿性与吸附-解吸性的响应关系,建立了页岩润湿性-含气性阶段演化地质模式。基于典型钻井剖面页岩润湿性-含气性的垂向变化特征,优选了页岩气赋存有利层段。页岩非均质润湿性和孔隙有效性是决定甲烷吸附赋存和解吸运移的关键,页岩润湿性变化对海陆过渡相页岩气赋存和储层评价具有重要指示作用。研究成果可为揭示海陆过渡相页岩气赋存及产出机理、完善页岩气储层评价体系提供借鉴,助推我国海陆过渡相页岩气地质理论研究及勘探开发实践。