页岩气是重要的非常规油气资源,随着其勘探开发进程的加速,泥页岩储层表现出了越发明显的复杂性和非均质性,在目前的页岩气开发过程中暴露出单井产能低、产能差异大等问题。由于泥页岩水平层理发育,富含粘土且粘土颗粒具有定向性,岩相岩性单一,富含有机质和有机纳米孔隙,且钻井及开发成本高,井间差异大,难以对泥页岩的非均质性进行系统表征。因此,对泥页岩储层微观非均质性的研究,有助于搞清页岩优质储层展布,解释力学性质的各向异性与单井产能悬殊,以及对渗流机理等方面的研究具有理论与实践价值。本论文以四川盆地南部的Y101、Z101、N10等井的龙马溪组泥页岩岩心为重点研究对象,结合前期区域内的研究成果,从微观角度出发,结合宏观特征,探讨了泥页岩的非均质特性及其影响因素。取得的主要结论与认识如下:（1）利用岩性、有机地球化学、物性等参数表征了泥页岩宏观尺度的非均质性。平面上川南地区龙马溪组泥页岩厚度、有机质含量等均质性较好。研究区内优质泥页岩层段龙一1亚段内纵向上可分为四个小层,由深至浅有机质含量逐渐减小,按照常规储层的非均质程度分类,渗透率级差、变异系数及突进系数表明层间、层内非均质性属于中等偏弱。基于矿物组分含量可将研究区泥页岩分为硅质、钙质、粘土质和粉砂质四个岩相,不同岩相的TOC和沉积构造具有一定的差异。（2）利用薄片和X射线衍射等分析测试手段,对比了不同岩相的泥页岩中矿物微观形态和有机质微观赋存状态。不同纹层中矿物组分、有机质含量不同,暗色纹层富含有机质和粘土等,浅色纹层富含石英、方解石等脆性矿物。硅质页岩中石英多呈微晶、不定形结构,粉砂质页岩中石英颗粒的粒径小,分选中等,次圆-次棱状,粘土质页岩中石英颗粒较少,多为粘土级;粘土矿物排列方式主要不具定向性的分散排列或定向性强的连续排列。有机质微观形态以蜂窝状、絮状的无定形干酪根为主,其次是条带有机质和有机质颗粒。（3）利用扫描电镜、氮气吸附及高压压汞等测试手段,通过孔隙类型及形态、孔径分布和分形维数等参数,表征了页岩孔隙结构的非均质性。孔隙类型有粒内孔、粒间孔和有机孔三大类;孔径分布主峰为2～20nm和100～300nm。粒内孔形态复杂,孔径分布尺度大,微观非均质性最强,其次粒间孔、有机孔等。粘土质页岩中由于其有机质含量低,孔径以微孔和中孔为主,较高含量的粘土矿物在成岩过程中易被压实减少孔隙,因此具有强烈的孔隙结构非均质性,其次为钙质页岩,粉砂质页岩和硅质页岩。（4）较系统研究了页岩微观非均质性对岩石的纵横波各向异性、抗压强度、杨氏模量、泊松比以及脆性指数等岩石物理参数的影响。随着与层理面的夹角角度增加,泥页岩的纵波速度、杨氏模量逐渐降低,抗压强度和脆性指数呈U型变化。在围压和角度不同的情况下泥页岩表现出6种破裂模式,具有较强的各向异性。泥页岩的各向异性是矿物组分、有机质及孔隙结构微观非均质性的综合体现。