氢气作为具有前景的低碳能源载体，在全球能源转型中正发挥愈发关键的作用。然而，其先天的低体积密度对大规模储存构成显著挑战。将氢气储存于页岩地层中已成为一种具有潜力的长期储存途径，并受到广泛关注。然而，残余甲烷与水分的共存使纳米孔隙尺度下的气体行为更加复杂，增加了表征其赋存机制的难度。本研究构建了基于真实干酪根结构的无定形基质模型，并采用巨正则蒙特卡洛（GCMC）方法，在不同组分比例与含水量条件下，解析气体与水分在孔隙中的空间分布特征及其主要作用机制；同时引入三点模型以刻画氢气独特的静电性质。结果表明，含水量是控制干酪根中甲烷吸附行为的主导因素。在含水量为 5 wt% 且甲烷摩尔分数为 0.25 时，甲烷吸附量最高可降低 36%；相比之下，氢气吸附主要受摩尔分数影响，在高组分条件下仅呈现轻微增强。甲烷摩尔分数升高并与更高含水量叠加时，将显著提升气体选择性，可实现约 4.5 倍增幅并使选择性接近 1.0，但甲烷仍保持主导优势。同时，由于氢气可压缩性极低，即便少量注入也会显著提高孔隙压力，在摩尔分数为 0.25 时压力上升可达 13 MPa。在含水环境下以较高摩尔分数存储氢气虽可提升孔隙压力与产出效率，但在摩尔分数达 0.50 时，压力相较典型页岩初始地层压力将升高 42%～58%。研究成果有助于深化对纳米孔隙限制条件下气体动力学行为的理解，并为优化地下氢气储存过程中的储注与生产策略提供重要参考。