以四川盆地开江—梁平海槽二叠系吴家坪组海相页岩为研究对象,通过X射线衍射、气体吸附、高压压汞等实验分析定量表征不同岩相的页岩孔隙结构特征,基于V-S、FHH等模型计算页岩孔隙的分形维数,揭示页岩储层的孔隙非均质性特征,并明确不同岩相的页岩孔隙发育非均质性的影响因素及其地质意义。研究表明:(1)研究区吴家坪组下部为黏土质页岩,向上过渡为混合质页岩,至上部演变为硅质页岩,主要孔隙类型相应由黏土矿物晶间孔逐渐转变为溶蚀孔、脆性矿物晶间孔及有机质孔。(2)硅质页岩孔隙以纳米级有机质孔为主导,其发育特征受有机质分布形态与丰度差异所控制,呈现显著非均质性,致使硅质页岩中微孔分形维数最高;混合质页岩以介孔尺度晶间孔与溶蚀孔为主,其孔隙发育受成岩作用影响较大并呈离散分布,导致混合质页岩中介孔分形维数最高;黏土质矿物受到压实作用的影响容易发生形变,使得黏土质页岩的宏孔发育非均质性较强。(3)TOC对硅质页岩介孔分形维数影响最大;宏孔分形维数随着黏土矿物含量增加而增大。综合分析认为极富—富有机质硅质页岩整体上分形维数最大,对页岩气的吸附作用最强,为开江—梁平海槽吴家坪组的优势岩相。