页岩储层具有复杂的孔隙-裂缝缝系统且原生水在含油气储层中普遍存在，松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩是陆相页岩的典型代表，其具有黏土矿物含量高、微小孔占比高等显著特征，其孔隙水赋存特征更加明显。因此以古龙凹陷青山口组高成熟度页岩为研究对象，重点开展不同相对湿度环境下的页岩水蒸气吸附实验，并相应开展不同相对湿度环境下的氮气吸附试验，结合扫描电镜图像，重点探讨了不同相对湿度环境下水蒸气吸附量与矿物组分，孔隙结构的之间的关系，在此基础上分析了页岩孔隙非均质性变化及其影响因素，这有助于更深一步了解陆相页岩多尺度孔隙网络储层中孔隙水吸附现象，并对页岩油赋存机理提供见解。
本研究页岩样品分布在古龙凹陷青山口组青一段和青二三段底部，所有样品表现出矿物组成相似的特点，且以黏土矿物和石英含量高，均值分别为35.63%和35.73%，另外TOC含量存在差异，分布在1.78%~3.27%之间。研究开展了原始样品的氮气吸附实验和扫描电镜（SEM）实验，并进行了一系列不同含水饱和度下的水蒸气吸附实验和相对应的氮气吸附实验，结果显示：原始样品SEM图像显示研究区页岩储集空间主要以黏土矿物粒内孔为主，并发现存在机黏土复合体。Dent模型在拟合水蒸气吸附过程中表现出极好的相关性，详细的区分了发生在特定吸附点位上的初级吸附和发生在水分子之间的次级吸附(Wang et al., 2019; Bai et al., 2020; Xie et al., 2023)，并获得了不同相对湿度下的初级吸附量和次级吸附量（图1）。不同相对湿度下的氮气吸附实验很好的描述了动态吸附过程中的孔隙结构变化，随着相对湿度升高，页岩比表面积（BET SSA）和总孔体积（TPV）呈现下降趋势，平均孔径（APD）呈现上升的趋势。氮气吸附吸附曲线多重分形参数描述了水蒸气动态吸附过程中孔隙结构非均质性的变化，随着相对湿度升高，△D和D_-10−D₀呈现降低趋势且趋势一致，说明孔隙低值区控制总孔隙结构的非均质性，且低RH下，微小孔越多水蒸气吸附后剩余孔隙更均匀，导致其D_-10−D₀越低。而大孔在高相对湿度阶段越大D₀−D₁₀则越大，这是由于高相对湿度下毛细管凝聚现象不均一的结果。黏土矿物含量显著影响水蒸气的吸附，且在低RH下影响较大，而TOC的影响则表现出与黏土矿物相似的趋势，这可能由于研究区有机黏土复合孔缝存在的原因。孔体积和比表面积共同影响水蒸气的吸附且主要在低相对湿度阶段对微小孔的影响较大，随着相对湿度的升高影响作用减弱。另外大孔对吸附量影响呈现负相关性，可能由于不同孔径之间毛细管冷凝存在差异性，较大孔径的冷凝受到抑制。通过SEM图像明确储层孔隙空间发育的基础上构建了以伊利石矿物为主的孔隙水动态吸附模型（图2），在低相对湿度下（<30%）以初级吸附为主，水蒸气主要在孔隙表面发生单分子层吸附，在中等相对湿度下（30%~70%），初级吸附作用减弱，水分子主要以多分子层吸附在中大孔表面，高相对湿度下（>70%）次级吸附占主导地位，表现为以毛细管凝聚现象形成液态水为主。

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