基于大体积聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)三维重构技术,结合传统的扫描电镜(SEM)观察、自动矿物识别和表征系统(AMICS)扫描和SEM图像大面积拼接,对渤海湾盆地沧东凹陷古近系孔店组二段(简称孔二段)页岩油储集空间的微观展布样式及三维结构进行表征分类。研究表明:(1)孔二段可划分出长英质页岩粒间微米孔型、长英质粒间缝隙型、长英质粒间孔隙型、混合质粒间孔缝型、混合质粒间孔隙型、含黏土白云质粒间孔隙型和无黏土白云质粒间孔隙型共7种典型的储集空间类型。(2)粒间缝隙型储集空间的储集性能优于粒间孔隙型储集空间,当储集空间为粒间孔隙型时,白云质页岩的储集性能最好,混合质页岩次之,长英质页岩最差。(3)长英质粒间缝隙型储集空间具有最好的储集性能和逾渗结构,是需要重点关注的储集空间类型。(4)大体积FIB-SEM三维重构在兼顾高分辨率的同时具有较大的表征尺度,是表征强非均质性陆相页岩储集空间三维结构的有效方法。