本发明公开了一种页岩油储层中夹层孔隙有效三维表征的方法及装置，该方法包括：获取岩石样品的实测孔隙度；将岩石样品制备成与CT设备对应的岩石样品；获取与CT设备对应的岩石样品的灰度图像；设置图像处理的灰度阈值，对滤波降噪处理后的灰度图像进行分割和二值化处理，初步识别岩石样品的孔隙和骨架；基于初步识别的孔隙和骨架，获得岩石样品的计算孔隙度；以实测孔隙度值为标定，调整灰度阈值，获得岩石样品的孔隙度和孔径分布特征。本发明以岩石样品的孔隙度实测值为标定，在图像处理中调整灰度阈值，进而使得计算获得的孔隙度近似等于孔隙度实测值，实现对页岩油储层非泥岩夹层孔隙的有效真实反应，有效地避免CT应用技术局限性。