致密砂岩储层中赋存着资源储量、开发潜力巨大的致密油,是目前我国原油增储上产最为现实的重点领域,而储层特征研究和评价是实现致密油有效勘探开发的关键。致密砂岩储层具有成岩改造作用强烈,岩石致密,孔喉结构复杂,含油非均质性强等特征,且普遍存在微观孔喉结构定量表征难、流体可动性控制因素不明、成储机理研究薄弱以及储层评价的分级界限含义模糊等问题,严重制约了致密砂岩储层的质量评价和优质储层的预测。因此,本文以鄂尔多斯盆地姬塬地区三叠系延长组长7段致密砂岩储层为研究对象,通过开展铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、恒速压汞、微米CT、高压压汞、低温氮气吸附、核磁共振、启动压力梯度和油水相渗等分析测试,定量表征致密砂岩储层的微观孔喉结构特征,并明确孔喉空间内流体的可动程度、赋存特征、可动条件及其渗流特征。在此基础上,开展储层成岩—孔隙演化过程及致密化机理研究,并通过多种方法精确厘定出致密砂岩的各类成储界限,与孔喉结构类型相结合对致密砂岩储层进行定量分级评价,最终建立致密砂岩储层综合评价标准,为该地区致密油下一步有效勘探和开发提供科学依据。取得的主要认识如下:(1)根据毛细管压力曲线形态、排驱压力和平均孔喉半径将研究区致密砂岩储层孔喉结构划分为四类,由Ⅰ类~IV类孔喉结构,平均孔喉半径逐渐减小,孔喉结构非均质性逐渐增强,对应的储层流体可动程度和渗流能力依次变差。(2)基于核磁共振离心前后所得的T₂谱构造出可动流体T₂谱,联合高压压汞和低温氮气吸附实验所得的孔喉大小分布曲线来转换核磁共振可动流体T₂谱,并结合分段拟合的方法可以精确表征0.001~10μm范围内的全孔径孔喉大小分布特征,且该转换结果可以定量表征不同孔喉结构及孔喉类型的可动流体赋存特征。(3)全孔径孔喉大小分布具有多重分形特征,根据分形特征曲线的拐点可将致密砂岩储层孔喉空间分为大孔喉(>1μm)、中孔喉(0.1~1μm)、小孔喉(0.01~0.1μm)和微孔喉(<0.01μm)四种类型,相应孔喉类型的分形维数具有D₁>D₂>D₃>D₄的关系,且中孔喉和小孔喉是致密砂岩储层物性的主要贡献者,同时也是储层可动流体的主要赋存场所。(4)致密砂岩储层不同孔喉大小及类型的差异组合和发育造成了微观孔喉结构各异,其非均质程度是影响储层物性和流体可动性的主要因素。此外,储层流体的可动性还受储层物性和多种黏土矿物的综合影响,较低的黏土矿物含量和较高的储层品质,均有利于致密砂岩储层流体具有高流动性。(5)压实作用和早期自生矿物胶结作用是导致研究区储层致密化的主要影响因素,晚期碳酸盐矿物胶结最终决定了现今储层的致密化程度,而溶蚀作用对储层物性的改善能力有限,且储层在油气大规模充注之前已基本发生致密化。(6)致密砂岩储层具有三类成储界限:成储理论下限、成藏物性下限和有效渗流下限。其中,成储理论下限是致密砂岩储层与非储层的分界限,对应的孔隙度和渗透率分别为3.5%和0.02×10^-3μm~2;成藏物性下限是含油致密储层与无效致密储层的分界限,对应的孔隙度和渗透率分别为5.5%和0.05×10^-3μm~2;有效渗流下限是含油致密储层中可以动用的有效致密储层物性下限,对应的孔隙度和渗透率分别为8.0%和0.2×10^-3μm~2。(7)各类成储界限与孔喉结构分类界限之间具有较好的对应关系,基于孔喉结构类型与成储界限相结合可将研究区长7致密砂岩储层划分为4级:Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和IV级,分别代表易动致密储层、可动致密储层、含油致密储层和无效致密储层。其中,Ⅰ级和Ⅱ级致密砂岩储层是研究区致密油增储上产的有利目标区。