本文以新疆塔里木盆地北缘地区页岩为研究对象,以非常规油气地质理论为基础,通过野外剖面实测和薄片观察、X射线衍射、有机地球化学、比表面、扫描电镜、储层物性等相关测试,研究泥页岩的岩石学、矿物学、地球化学、储层等地质特征,并探讨了扫描电镜下主要矿物及有机质的特征;结合页岩气综合数据分析与选区参考标准,初步圈定研究区页岩气最具资源潜力的区块。主要取得以下认识:(1)岩性特征。库车坳陷页岩气层系属于三叠系克拉玛依组(T2-3k)、黄山街组(T2h)和塔里奇克组(T3t),为湖相泥页岩沉积;泥页岩颜色较深,厚度巨大,侧向连续性好。库鲁克塔格地区寒武系页岩气层系属于西山布拉克组(∈1xs)、西大山组(∈1x)和突尔沙克塔格组(∈3O1t),为深海相硅质页岩沉积;硅质页岩厚度变化较大,平面上分布于却尔却克山-南雅尔当山一带及莫合尔山-西大山一带。库鲁克塔格地区奥陶系页岩气层系属于却尔却克组(O2-3q),为浅海台地相泥质页岩沉积;泥页岩厚度较大,分布于却尔却克山-南雅尔当山一带。柯坪地区寒武系页岩属于玉尔吐斯组(∈1y),为深海相硅质页岩沉积;页岩厚度相对稳定,厚度在10m左右,平面上分布于印干断层以东。柯坪地区奥陶系页岩属于萨尔干组(O2s)与印干组(O3y),为浅海台地相页岩沉积;页岩厚度介于5-41m之间,平面上分布于印干断层以西。(2)矿物学特征。研究区页岩的矿物成分主要以石英、长石和粘土矿物为主,含有少量碳酸盐和黄铁矿。其中,库车地区三叠系泥页岩的石英、长石含量分别为42%、4%,粘土矿物(伊利石、绿泥石和高岭石)占53%;库鲁克塔格地区寒武系页岩的石英、长石含量分别为29%、18%,粘土矿物占53%;库鲁克塔格地区奥陶系页岩的石英、长石含量分别为45%、10%,粘土矿物占43%;柯坪地区寒武系页岩的石英、长石含量分别为43%、22%,粘土矿物占35%;柯坪地区奥陶系页岩的石英、长石含量分别为42%、7%,粘土矿物占30%,碳酸盐矿物占20%,还含有少量黄铁矿。(3)有机地球化学特征。库车地区三叠系泥页岩露头样品实测TOC平均含量2.49%,Ro高于2%,有机质达到高-过成熟阶段;库鲁克塔格地区寒武系页岩露头样品实测TOC平均含量为0.96%,Ro为1.7%~ 2.2%,有机质达到高-过成熟阶段;库鲁克塔格地区奥陶系页岩露头样品实测TOC平均含量为1.31%,Ro为2.14%~ 2.35%,有机质达到过成熟阶段;柯坪地区寒武系页岩露头样品实测TOC平均含量为1.22%,Ro为0.95%~ 1.33%,有机质达到成熟阶段;柯坪地区奥陶系页岩露头样品实测TOC平均含量为0.62%,Ro为0.73%~ 1.13%,有机质达到成熟阶段。(4)储层物性特征。研究区页岩样品实测的BJH总孔体积介于0.0105260-0.0301332 cm3/g,平均为0.018175cm3/g,中孔的贡献率最高,宏孔其次,微孔最低。所有样品平均孔径为6.29nm,孔径峰值集中在2~3nm之间。BJH比表面的分布范围在在4.6141~18.0614m2/g,平均为10.4180m2/g,比表面基本都由中孔所提供。低温氮气吸附回线特征反映研究区泥页岩介孔、宏孔的孔隙形态以板状孔、微裂缝为主,同时存在锥形和墨水瓶状孔,微孔则多以一端封闭的孔隙类型为主。吸附回线的吸附分支和脱附分支分离,反映出孔隙多以开放性孔隙为主,孔隙连通性较好。总而言之,塔里木盆地北缘泥页岩具有较好的烃源岩条件和矿物岩石学特征,以及有利的储层物性特征,表明该地区寒武-奥陶系及三叠系页岩具有良好的页岩气资源潜力。与此同时,圈定出3个页岩气资源有利区,分别是库车坳陷卡普沙良河-克拉苏-明矾沟一带三叠系页岩、柯坪隆起阿尔怕色克磷矿一带寒武系页岩以及科克布克兰山一带奥陶系页岩,它们都具有页岩厚度大、热演化适宜(高-过成熟阶段)、TOC含量高等特征。