本论文针对致密油储层孔隙类型复杂、多尺度孔喉发育,且自发渗吸规律研究较少,以及核磁共振在表征致密储层孔喉结构、渗吸采收率的适用性等问题,研究了致密油储层微观孔隙结构及渗吸规律。基于鄂尔多斯盆地延长组致密储层岩心、露头岩心、临兴气藏岩心,开展了一系列孔喉结构表征实验。结合核磁共振技术,开展岩心多级离心实验,为更好地表征了致密储层的孔喉结构及可流动性特征提供了新思路。同时,基于传统的体积法和核磁共振技术开展了致密油自发渗吸实验,分析了致密油自发渗吸的影响因素。运用多种地球化学实验方法,开展了一系列储层常见离子,对致密储层表面性质影响的化学分析实验。观察致密砂岩孔隙形态和孔喉结构,定量分析致密砂岩的矿物组成,结合离心技术和核磁共振技术,提出了确定核磁共振横向弛豫时间和孔隙半径之间的转换系数的新方法,为更好地表征了致密储层的孔喉结构及可流动性特征提供了新的思路。致密储层砂岩的孔隙半径分布范围分别为3 nm-100μm左右,且渗透率越大,其对应的孔隙半径范围越大。获得了不同离心力区间对应的可动流体,即不同离心半径区间对应的可动流体,同时可看作不同半径的孔喉区间控制的可动流体,并开展了致密储层的可流动性评价。同时基于不同离心力下的核磁共振T2谱,提出了确定T2截止值的新方法,并分析对比了致密储层砂岩样品和致密砂岩露头T2截止值,对基于核磁共振预测渗透率的两个经典渗透率预测模型在致密储层的适用性进行了分析。几乎无或很少有大于1μm的喉道控制的可动流体,Coates模型较SDR模型更适应于预测致密储层的渗透率。以采收率和渗吸前缘为指标,分析了边界条件、岩心长度、孔径分布、初始润湿性等对自发渗吸的影响。分析了不同边界条件下自发渗吸作用的动力,全部开启边界条件下的渗吸作用以毛管力支配的渗吸作用为主,但同时发生重力支配的同向渗吸作用,且前者被后者干扰。自发渗吸采收率受润湿性影响,但实验结果表明亲水性最强时并没有获得最大渗吸采收率。在可动峰处,随着孔隙半径的增大,渗吸的可动油百分数增大,在不可动峰处,随着孔隙半径的增大,渗吸的可动油百分数减小。以低矿化度效应机理为理论基础,在不同离子类型/不同矿物类型下,开展一系列固液反应,记录了溶液p H、硅溶解量的变化,综合分析了矿物类型、离子类型等对于储层表面性质的影响。并基于以上实验结果,开展Zeta电位测试和润湿角测量实验,获得有利于致密储层自发渗吸作用的溶液离子组成。本论文基于多种实验手段,开展了致密油储层孔隙结构表征方法及致密油自发渗吸规律的研究,刻画了致密储层的可动流体分布及相关可动参数的表征,揭示了致密油自发渗吸规律,同时,分析了低矿化度下不同离子类型对于储层表面物性参数的影响,对于实现致密油藏的高效开发有重要的理论价值和现实意义。