页岩气已逐渐成为全球非常规资源勘探与开发的热点之一,然而页岩油的研究仍处于起步阶段。页岩油属于源储一体的原地成藏油,其形成机制、演化、富集及古环境条件等领域是重要的研究内容。本论文以松辽盆地青山口组(K2qn)和嫩江组(K2n)泥页岩(样品来自钻井和剖面)为对象;通过有机地球化学、封闭体系的热模拟、矿物组分及气体吸附等手段,研究了两套烃源岩的形成环境、成烃演化机制、泥页岩的物性特征、页岩油富集的地质条件及页岩油勘探目标。主要取得以下成果:(1)在松辽盆地晚白垩纪烃源岩中检测到含量呈周期性变化的C30海相甾烷,表明该沉积时期经历多期次海侵事件:嫩江组一段下部(K2n1)和嫩江组二段下部(K2n2)的C30甾烷含量较高,暗示较大范围的海侵事件,这也是水体呈现间歇性缺氧及分层的重要原因;青山口组二段下部(K2qn2)存在一次快速且强烈的海侵事件,但是该时期水体分层受外来物质输入、微生物作用及气候的共同控制;青山口组一段(K2qn1)以相对稳定的半深湖到深湖相沉积环境为特征。海侵事件使得K2n1下部水体盐度较高,K2n2水体以淡水、半咸水到咸水环境为主,而K2qn2时期水体盐度介于上述两段之间。(2)通过黄金管封闭体系,建立两套重要烃源岩的生烃演化模型,得到页岩油气富集及演化阶段:当Easy%Ro低于0.68%时,属于无效或者低效生油阶段;当Easy%Ro介于0.68~1.18%时,属于油主要生成阶段,而且1.18~1.76%范围内轻质油较为丰富;当Easy%Ro介于1.18~2.25%时,代表主要的湿气或者凝析油阶段;当Easy%Ro超过2.25%时,热裂解产物以干气为主。因此,得知K2qn烃源岩已进入晚期生油,而K2n仍处在早期到中期生油阶段,在适当的排烃范围内,松辽盆地泥页岩具有一定的页岩油潜力;对于轻烃而言,K2qn泥页岩已经进入其生成的早期到晚期之间,具有一定的开发潜能,而K2qn泥页岩轻烃生成还处于早期阶段,不利于轻质油的勘探开发。在生油窗范围内,K2qn和K2n两套泥页岩中干酪根热解残渣碳同位素及沥青质碳同位素随着成熟度增加逐渐变重,且这些碳同位素值之间具有很好的相关性;基于页岩油自生自储的特征,因此可以利用干酪根和沥青质的碳同位素来判识页岩油的演化及富集。(3)分析本文的研究对象,青山口组一段和嫩江组一、二段的下部为最好的烃源岩,青山口组二段下部次之,青山口组一段上部和嫩江组一段上部泥岩有机质丰度较差;青山口组一段、青山口组二段下部和嫩江组一、二段的下部泥页岩有机质类型以I/II型为主,嫩江组一段上部以III型为主;青山口组一段泥页岩成熟度较高,滞留油中烃类含量较高,是非常规资源勘探与开发的主要靶区。(4)K2qn和K2n两套泥页岩的粘土矿物组合形式存在差异;K2qn泥页岩中含有大量的伊利石及有序的伊/蒙混层,而K2n泥页岩以丰富的蒙脱石或者无序的伊/蒙混层为主,但是两者粘土矿物平均含量均介于40~50%之间。松辽盆地泥页岩中脆性矿物含量较高,尤其含有丰富的石英,满足工业压裂。(5)残留油(S1)与吸附油(SP)的差值法是判断泥页岩中是否存在可动页岩油的重要方法。S1-SP、含油饱和度及产油率三个参数共同显示,当H14井深超过2065m时,K2qn1泥页岩富含可动页岩油,且这些泥页岩连续分布,具有一定工业价值。这些结果建议松辽盆地青山口组一段泥页岩具有一定的页岩油潜力。(6)松辽盆地泥页岩及其干酪根的氮气气体吸附/脱附实验显示:比表面积:嫩江组泥页岩及夹层>干酪根>青山口组泥页岩;孔体积:干酪根>嫩江组泥页岩及夹层>青山口组泥页岩;平均孔径:干酪根>青山口组泥页岩>嫩江组泥页岩及夹层。(7)K2qn1泥页岩中不同纳米孔隙中有机质含量及其组成受排烃效率的控制,具体表现为:微孔、介孔及大孔分别与TOC或残留烃(重质烷烃和芳烃)呈现不相关、负相关及正相关的关系;排烃过程主要反映介孔中残留有机质的释放。目前大多数松辽盆地泥页岩处于或早于生油高峰,在一定的成熟度范围内生成的烃类物质抑制孔结构发育;伊/蒙混层对松辽盆地泥页岩比表面积的发育具有贡献。