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应用铸体薄片、气体吸附、压汞、扫描电镜及CT扫描等方法，系统研究了雷家地区杜三段湖相碳酸盐岩致密储层岩石学及储层微观特征。结果表明：研究区岩性以泥质泥晶白云岩、含泥方沸石质白云岩为主，与灰黑色泥岩、油页岩互层；储集空间包括原生粒间孔隙、次生溶蚀孔隙和微裂缝；根据岩性、孔隙空间类型及孔喉结构特征，将致密油储层分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层。其中，Ⅰ类储层的微裂缝和孔隙普遍发育，含油性好。该研究对后期致密油储层评价及“甜点”优选具有一定的指导作用。