致密储层岩石渗透率低，储集空间受其微纳米级孔隙控制，毛管力作用显著增强。认识油气的微观充注特征是分析运聚成藏的基础。利用自研的岩心流体驱替在线三维显微成像系统，开展致密储层样品油充注过程观测，提出样品整体和孔隙两级的含油特征综合定量分析方法。以相同流程的驱替在线核磁共振测试为对照，揭示不同时刻在线二维直接数字化摄影(Digital Radiography, DR)的平均差值，可用于评价样品整体含油量变化；基于高精度孔隙网络抽提的孔隙级流体饱和度计算方法，实现了图像可分辨的孔隙与孔喉油充注程度的定量评价。通过多层次数据、不同方法的组合，可满足不同研究对动态特征捕捉、孔隙分辨能力及成像视野等差异化需要。分析结果表明，鄂尔多斯盆地不同致密储层两块岩石样品的含油饱和度随注油量的增加，均呈现开始上升较快、后期减缓的特点；相同注入流速下，相对高渗样品油充注初期含油饱和度上升速度更快，最终含油饱和度较高；随着注油量的增加，较高渗样品的大孔隙含油饱和度持续增加，低渗样品大孔隙的含油饱和度呈U形变化，表现出油、水反复占据孔隙的特点。