随着常规油气资源的不断消耗,资源潜力巨大的非常规油气资源逐渐成为新的油气勘探领域,其中致密油是非常规油气资源重要的组成部分。准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油资源丰富,为典型陆相致密油发育区,频繁变化的沉积环境和物源供给导致岩性复杂多变、单层厚度小,储集层物性差且孔隙结构复杂,为典型致密储层。目前针对致密油运移和聚集过程研究较少,运聚机理和主控因素不明。以芦草沟组为研究对象,采用地质—地球化学分析、物理模拟和数值模拟等方法,分析了烃源岩、储集层与源储配置等地质条件特征,明确了致密油运移机理,揭示了致密油聚集过程及控制因素,建立了致密油运移和聚集模式。芦草沟组烃源岩广覆式发育,有机质丰度高(TOC均值为2.92%),有机质类型以I和II型为主,已达到成熟阶段,多数属于好—优质烃源岩。储层主要分布在芦草沟组上下甜点体内部,岩性主要为粉砂岩和白云岩,粉砂岩储层孔隙结构多优于白云岩储层,其中凝灰质粉砂岩储层孔隙结构最好。源储配置组合划分为源夹储型、源储互层型和储夹源型,油源对比表明致密油源自致密储层紧邻的烃源岩,在烃源岩有效排烃范围内,源储互层型和储夹源型组合含油性较好,致密油分布具有“源储共控”的特点。利用真实砂岩微观模型和微米CT流体充注原位表征实验,开展不同充注压力条件下致密油运移过程的可视化研究,阐明了致密油运移机理。低充注压力下石油在孔隙间的运移呈“跳跃式”,单个跳跃性事件表现为石油突破喉道、充填孔隙和发生卡断,跳跃式事件多次重复发生使油水界面不断向前推移。在运移方向上无统一油水界面,其推进速度存在差异,石油优先选择充填连通大孔隙,发育优势运移路径,石油主要呈孤立状且分布分散,储层含油饱和度较低。高充注压力下优势运移路径发生分叉与合并,石油主要呈多孔状、网络状和大片连通状分布。石油跳跃式运移主要受局部毛细管力控制,充注压力为跳跃式运移提供必要的动力,决定了最小充注孔喉半径大小。通过聚集物理模拟和数值模拟,分析了致密储层含油饱和度增长过程,揭示了致密油聚集过程及主控因素。致密储层含油饱和度增长模式划分为三种类型,增长模式主要受充注压力和孔隙结构耦合控制,充注压力是含油饱和度增长的必要条件,孔隙结构是导致含油饱和度增长模式存在差异的主要因素,其中孔喉半径和配位数对致密储层含油饱和度增长模式具有明显控制作用。不同岩性致密储层的孔隙类型组合方式及结构特征明显受溶蚀作用影响,白云岩储层孔隙类型主要为晶间孔和剩余原生孔,发育少量溶蚀孔,孔喉半径小,其中喉道以纳米级喉道为主,配位数低,连通性差,含油饱和度增长缓慢,最终含油饱和度低;粉砂岩储层孔隙类型组合方式和结构特征具有较大差异,储层含油饱和度高低不一,其中凝灰质粉砂岩储层孔隙类型主要为溶蚀孔和剩余原生孔,孔喉半径大,微纳米喉道共存,连通性好,含油饱和度快速增长,最终含油饱和度较高。芦草沟组发生两期石油充注,储层在侏罗纪晚期石油大规模充注时已致密化,自早侏罗世末期烃源岩再次开始生烃后,源储剩余压差不断增大,为致密油运移持续提供动力。石油在源储剩余压差驱使下克服毛细管阻力,沿储层孔隙网络发生垂向运移,局部发育的微裂缝和缝合线是石油侧向运移的主要通道。致密油聚集受源储配置控制明显,源夹储型致密油主要聚集在物性较好的储层中,源储互层型和储夹源型致密油主要聚集在紧邻优质烃源岩且物性较好的储层中,且距源储界面越远,储层含油饱和度越低。