致密砂岩油藏储层物性差,微观孔隙结构与渗流规律复杂,压裂后弹性开发产量递减快,采出程度低,缺少有效的提高采收率方法。本文以松辽盆地北部致密砂岩储层为对象,开展了储层物性与渗流特征、吞吐渗吸采油机理、压裂渗流规律及合理能量补充方式研究,取得了以下几点结论与认识:基于压汞、X衍射、薄片及敏感性评价等实验分析,明确了松辽盆地北部两套致密砂岩储层的渗流能力贡献均主要来自亚微米级以上孔喉,且存在中等偏强的水敏、盐敏和应力敏感性,速敏、碱敏和酸敏的损害程度较弱;其中扶余油层以粒间孔为主,高台子以粒内孔为主,但后者的脆性高于前者。松辽盆地北部致密砂岩储层存在显著的非线性渗流特征,油水两相拟启动压力梯度随含水饱和度的增大呈现先增加后降低的变化规律,在构建油水两相拟启动压力梯度与岩芯克氏渗透率、含水饱和度数学模型的基础上,建立了致密砂岩油水相对渗透率计算新方法,基于新方法测试的致密砂岩基质储层相渗曲线呈现“两高两低”特点,即束缚水和残余油饱和度高,水相渗透率和最终驱油效率低,油相相对渗透率下降快,两相跨度小,表明注水开发难度较大;裂缝存在有助于提高渗流能力和改善开发效果,但应及时补充地层能量,降低裂缝的应力敏感性。设计研发了反映矿场吞吐采油原理的动态吞吐渗吸实验装置及方法,实现了静态渗吸和动态吞吐返排两个过程的物理模拟,明确了渗吸介质、裂缝和润湿性是影响致密砂岩储层渗吸采油效果的主控因素,活性水和裂缝有助于提升开发效果,压裂液滤液不利于吞吐渗吸驱油,建议缩短压裂液的返排时间,给出了提升致密油藏开发效果的措施方向是优选渗吸介质、加大压裂规模和改善储层润湿性;核磁共振与吞吐渗吸实验联测技术分析结果显示,致密砂岩储层活性水可动油孔喉下限约为0.1μm,CO2则为0.05μm。建立了大型三维致密岩芯高温高压物理模拟实验技术,搞清了致密砂岩储层压裂后的渗流规律变化特征和采油机理,结果显示致密油藏压裂开发将在时间和空间上形成不同渗流特征的区域,可分为有效波及区、弱波及区和无效波及区,明确了压裂后吞吐采油的主要机理是增大弱波及区和渗吸范围同时提高有效波及区的洗油效率,并优选出CO2作为致密储层最佳吞吐渗吸介质。典型井区能量补充方式优化数模结果显示,大规模压裂后CO2吞吐增油效果最为显著,其单次合理注气量为7500t、注入速度为180t/d、闷井时间为30天,优化结果有效指导了矿场生产实践,4口试验井均见到了良好的增油效果。通过以上研究,明确了松辽盆地北部致密砂岩储层物性和渗流特征,揭示了动态吞吐渗吸采油的机理,确定了CO2吞吐作为压裂弹性开采后的最佳能量补充方式,为矿场有效开发提供了重要技术支持。