渤海湾盆地南堡凹陷沙一段湖相页岩发育,是重要的页岩油富集层系。为弄清沙一段页岩孔隙发育特征并定量表征页岩孔隙结构非均质性,指导页岩油勘探选区,利用全岩X-衍射、总有机碳、岩石热解、场发射扫描电镜、低温氮气吸附以及恒速压汞等实验技术,结合分形理论,分析了南堡凹陷沙一段页岩储层样品的矿物成分、地球化学特征、孔隙结构特征等。研究表明:(1)南堡凹陷沙一段主要发育长英质页岩和混合质页岩,孔隙类型多样,以狭缝状、平行板状及锥状孔隙为主;(2)沙一段页岩孔径分布范围较大,主要发育介孔与宏孔,孔隙与喉道分选差异性大;(3)沙一段页岩孔隙结构分形维数D₁与D₂变化范围分别为2.731~2.909与2.390~2.671,平均值分别为2.792与2.519,孔隙结构复杂性和非均质性明显,介孔较宏孔孔隙结构更为复杂;(4)总有机碳含量、热演化程度及长英质矿物含量的增加有利于介孔发育,并增强介孔孔隙结构的非均质性,宏孔发育及其非均质性则随着长英质矿物及碳酸盐质矿物含量增加而增强。