顺托果勒地区位于塔里木盆地塔中北坡斜坡带,地处满加尔坳陷与阿瓦提凹陷、沙雅隆起与卡塔克隆起之间的鞍部,俗称“顺托果勒低隆”或“阿-满古梁子”。构造单元从北向南依次可分为顺北缓坡、顺托果勒低隆和顺南缓坡。其中,顺北地区为今年来油气勘探新突破,勘探面积约1.99万km~2,而顺南地区和顺托果勒低隆则以天然气为主,气区勘探面积为8000km~2,目前在SN1、SN4和ST1等井获得凝析油和天然气产出。本文以油气地质学、油藏地球化学、沉积学、岩石学、构造地质学等理论为指导,基于前人关于研究区域奥陶系储层特征及油气充注等方面的研究,从岩石学观察、成像测井、铸体薄片和应力敏感实验分析入手,识别顺托果勒地区奥陶系储层的储集空间类型,并利用压汞法、扫描电镜和激光共聚焦对储层孔喉结构,尤其是微生物岩发育的藻孔结构进行恢复;从流体包裹体、碳氧同位素和稀土元素分析不同时期成岩流体的类型和来源,结合测井资料、地震资料和成岩现象探讨影响储层形成的控制因素及岩溶流体和断裂活动对储层形成的控制作用,剖析微生物岩储层形成的优势因素;在此基础上,通过油气地化分析、流体包裹体系统分析、断裂活动分析来厘定油气充注期次,进一步讨论岩溶流体和裂缝化对不同区块及顺北地区不同断裂带油气充注的控制作用。在宏观和微观观察储层空间的基础上,识别出研究区域奥陶系碳酸盐岩储集层类型为断溶体,且不同地区、不同层系储集空间略有不同。顺南地区一间房组主要储集空间为高角度裂缝,其次为溶蚀孔洞和微裂隙,孔隙以粒内溶孔、藻孔等为主;鹰山组上段主要储集空间为裂缝、溶蚀孔洞及石英晶间孔隙;鹰山组下段以裂缝为主,少量孔洞,局部出现白云石晶间孔隙。顺北地区奥陶系碳酸盐岩储集层储集空间以构造裂缝为主,并伴有溶蚀孔洞的发育。主干断裂主要储集空间有高陡断层相关洞穴、高角度构造裂缝及伴生溶蚀孔洞集合体,次级断裂带发育的主要储集空间有低角度构造裂缝、高角度构造裂缝及溶蚀孔洞。此外,主干断裂及次级断裂均发育粒内溶孔、晶间溶孔、微裂缝及藻孔等。通过压汞法、激光共聚焦和扫描电镜恢复不同岩性发育孔隙的孔喉结构特征,发现硅化程度较高的灰岩孔隙及喉道体积较大,而微生物岩发育的藻孔,孔隙体积虽较大,但孔隙之间的相互连通性较差。研究区域奥陶系发育的微生物岩储集体,在孔隙度-渗透率关系图中显示出相较其他岩性较好的储集物性。基于奥陶系储层的研究和微生物岩储集空间的观察,结合测井资料的分析,总结出微生物岩储集空间发育的优势因素:(1)原生白云石的生成可以促进方解石的溶解;(2)微生物岩有机质含量较丰富,不仅可以在埋藏成岩阶段生成有机酸造成溶蚀,还能够降低微生物岩的极限强度从而易于在构造作用下发生断裂形成裂缝。在薄片观察的基础上,识别出研究区奥陶系储集层经历了溶蚀作用、裂缝化作用、白云石化作用、胶结作用、压实压溶作用、泥晶化作用和硅化作用等。其中提高储层物性的建设性成岩作用主要有溶蚀作用、裂缝化作用和白云石化作用等;而破坏性成岩作用则可降低储集层的储集物性,主要包括压实压溶作用和胶结作用,还包括有些情况下可以提高储集性能,有些情况下则相反的双重作用,如硅化作用。阴极光观察可见主要有4个世代的方解石胶结物,分别呈暗色、暗棕色、橘黄色和黄色。早期方解石胶结物主要充填于溶蚀孔洞、铸模孔及受应力作用影响发生的重结晶方解石中,其阴极光颜色主要为暗色和暗棕色,裂缝充填方解石主要呈橘黄色阴极光,局部区域切穿了早期溶洞,由于流体性质的改变,有些裂缝充填方解石有环带发育,呈黄色阴极光。发育压溶缝合线切过充填橘黄色阴极光方解石胶结物的裂缝,并有晚期裂缝穿过压溶缝合线和溶蚀孔洞。根据阴极光颜色及切割关系,确定的成岩序次为暗色→暗棕色→橘黄色→黄色,未充填裂缝发育在最晚期。岩溶作用和裂缝化是研究区奥陶系储集层重要的形成机制。早成岩岩溶作用叠加深成岩溶作用,极大提高了储层物性。受走滑断裂活动控制,裂缝化作用为多期溶蚀作用提供了渗流通道,最终形成了“断溶体”储集体。在成岩作用类型和成岩序次观察基础上,利用流体包裹体、碳氧同位素和稀土元素分析,推断出顺南地区奥陶系储集层的流体主要有三种端元,包括外源同生卤水、上升热流体以及这两种热液与同生海水的混合流体;而顺北地区主要有四种流体端元,分别为大气淡水、外源同生卤水、上升热流体以及同生海水与两种热流体的混合流体。几种流体端元对储集层的溶蚀作用是在三种水-岩反应体制下进行的:(1)大气淡水-同生海水重力流演化体制;(2)断裂控制大气淡水下渗体制;(3)火成岩活动驱动远端热液与同生水混合上升流演化体制。顺南地区奥陶系储集层早期活动流体及顺北地区第一幕和第二幕流体活动为同生海水与大气淡水的溶蚀作用;断裂控制大气淡水下渗主要在顺北地区作用较为明显,证据表现为在SHB7井发橘黄色阴极光的缝洞充填方解石氧同位素明显负偏,且在氧同位素与包裹体均一温度的关系图中没有表现出热液性质,因此第二幕流体有大气淡水作用的影响;在火成岩活动驱动远端热液与同生水混合上升流演化体制中,由于热液来源不同,又可分为火成岩活动驱动酸性热液和深层烃源岩热卤水上升流热蚀变作用。顺南地区热液矿物的发育代表了热蚀变作用过程;顺北地区第三幕流体活动为富硅热液,形成隐晶硅。深层烃源岩热卤水上升流热蚀变作用中,顺南地区的稀土元素结果显示热液形成的方解石脉与岩浆热液形成的石英脉具有不同来源,印证了该作用机制。而顺北地区第四幕流体活动为外源热卤水,并在喜山期流体性质转变为酸性,在溶蚀方解石脉的过程中转变为碱性流体。正是这种酸碱交替的过程,使得SHBP3井和SHB7井隐晶硅发育的部分裂缝中出现方解石胶结物与交代隐晶硅镶嵌分布的特征。裂缝化主要受控于断裂活动,顺南地区主要在加里东中期Ⅰ幕、加里东晚期、海西晚期和喜山期发生了四期裂缝化;顺北地区同样在加里东中期、加里东晚期-海西早期、海西晚期及燕山期-喜马拉雅期发生四期裂缝化作用,而7号断裂带受喜山期构造运动的影响较小。勘探成果表明,顺南地区以凝析油和天然气为主,顺北地区则以轻质油为主。原油和天然气的地化数据表明,顺托果勒地区奥陶系一间房组和鹰山组原油均来自寒武系玉尔吐斯组烃源岩,而顺北地区从1号,5号到7号断裂带原油及天然气成熟度逐渐降低。基于储层形成机制研究及油气地化特点,运用流体包裹体、显微荧光方法确定油气充注期次,并通过地震资料确定断裂活动,结果表明岩溶作用及裂缝化作用控制了油气的充注,且断裂活动强度、雁列构造应力状态造成裂缝化程度的差异。顺南地区和顺北5号、7号断裂带在加里东晚期油气充注较弱,顺北1号断裂带充注较强,因此早成岩岩溶形成的溶蚀孔洞对顺北1号断裂带油气充注较为有利。顺南地区构造断裂活动较强烈,致使海西晚期-印支期及喜山期的热液活动叠加早成岩岩溶作用,并伴随油气充注。顺北地区1号断裂带构造活动较强,在构造运动时期均处于拉分环境,使得裂缝化程度较高,致使加里东晚期大气淡水和同生海水混合流体与海西晚期岩浆热液、燕山中后期深部热液及喜山期地层水的深成岩溶流体均控制了油气充注;5号断裂带虽断裂活动强度高于1号断裂带,但在加里东晚期处于右行左阶,压隆环境使裂缝化程度不高,造成加里东晚期早成岩岩溶流体对油气充注的控制作用较弱,主要受深成岩溶流体控制发生三期油气充注;7号断裂带虽发生四期裂缝化,但早期构造活动较弱,断裂带整体处于压隆环境,不仅裂缝化程度相对较弱,且发育的裂缝内部不易于开启,只在海西晚期热液作用下发生了一期油气充注。本文研究成果获得了微生物岩储层发育的优势性及断溶体多成因形成机制对油气充注的控制作用的重要认识,为顺托果勒地区下一步油气勘探指明了方向。