渤海湾盆地济阳坳陷古近系沙河街组沙四上亚段-沙三下亚段为优质烃源岩,分布面积较广、厚度较大,多口井获得工业油流,展现出良好的页岩油开发潜力。页岩油储层具有非均质性强、岩石类型多、构造复杂、储集空间类型多样、纳米-微米级孔径等特点,系统研究页岩油储层特征对页岩油开发具有重要意义。本论文以济阳坳陷四口取心井沙四上亚段-沙三下亚段页岩油储层作为研究对象,以沉积岩石学、石油地质学、储层地质学和非常规油气地质学理论为指导,从页岩油储层矿物岩石学特征着手,利用多种技术手段表征页岩油储层的储集空间特征、物性特征和流体赋存特征,综合评价渤海湾盆地济阳坳陷沙河街组页岩油储层特征。通过岩心观察、薄片鉴定和X衍射全岩分析,在矿物岩石学特征分析基础上,提出了适用于研究区页岩油细粒沉积岩矿物的综合岩石学分类方案,依据泥质、方解石和白云石含量将页岩油层段的岩石划分为三大类二十六种岩石类型。研究区页岩油储层岩性以灰质泥岩、泥质灰岩、含灰泥岩和含泥灰岩为主,夹少量白云岩薄层。沙四上亚段至沙三下亚段方解石含量降低,泥质逐渐升高,整体由含泥灰岩、泥质灰岩向灰质泥岩、含灰泥岩转变,多种岩性交错出现,产状从纹层状过渡到层状。在岩石学特征及岩性组合分析基础上,利用高分辨率扫描电镜、背散射电子成像、X射线能谱等技术进行了储层储集空间微观特征研究。页岩油储集空间划分为孔隙及裂缝两大类,孔隙包括粒间孔、溶蚀孔、晶间孔和晶内孔,裂缝包括构造裂缝、层理缝、异常超压缝和泥质收缩缝等。基于高分辨率背散射图像分析方法,定量表征了页岩油储层的孔隙类型、孔径大小及其分布等微观孔隙特征。页岩油储层主要孔隙类型为粒间孔和溶蚀孔,其次为晶间孔。页岩油储层以纳米-微米级孔隙为主,孔隙数量随孔径增大急剧下降,纳米级孔隙数量占90%⁹8%,但储层面孔率主要由数量上仅占2%¹0%的微米级孔隙提供。云岩类面孔率10%左右,泥岩类面孔率6%⁹%,灰岩类面孔率在0.5%⁵%。基于氮气等温吸附实验表征了页岩油储层纳米级孔隙的孔径分布及其孔隙结构特征。研究并划分出4类氮气吸附等温曲线类型。通过计算不同岩性样品的比表面、孔体积和分形维数等参数,分析孔隙发育程度和孔隙结构复杂程度。云岩类的孔隙结构以平行板状孔为主,孔体积大,孔隙连通性好。其次泥岩类孔隙发育较好,孔体积略大于灰岩类。泥岩类和灰岩类的孔隙结构以细颈广体孔和平行板状孔为主。泥岩类孔隙结构最复杂,非均质性强,比表面大。通过页岩油储层常规物性资料分析,五种主要岩性中泥质云岩物性最好,其次为灰质泥岩和含灰泥岩物性好,灰岩类物性较差。页岩油储层物性主要受矿物成分、有机质生烃、成岩作用和埋藏演化影响,构造作用和热液作用也有一定影响。通过场发射环境扫描电镜观察和X射线能谱元素分析表明页岩油主要为游离态液态烃,赋存空间主要包括粒间孔、溶蚀孔、晶间孔和层理缝。在热解S₁和氯仿沥青“A”进行轻烃补偿和重烃校正基础上划分页岩油含油性分级标准,综合扫描电镜含油性观察、X射线能谱微观流体赋存研究、页岩油含油性分级、测井数据△LogR模拟,建立了适合研究区的页岩油含油性评价方法,分析页岩油储层纵向上的流体赋存特征。沙河街组页岩油储层高含油层段的主要岩性为灰质泥岩,其次为灰质泥岩和泥质灰岩互层。