鄂尔多斯盆地是我国陆上第二大沉积盆地和重要的能源基地,具有丰富的石油、天然气和煤炭资源。其油气分布格局为中生界含油、古生界含气、浅部含油、深部含气,南部富(产)油、中北部富(产)气。下古生界碳酸盐岩层是鄂尔多斯盆地主要油气储层,其层位全、厚度大、分布广,生储盖组合多,前人对不同区块大多进行过不同程度的勘探,但由于岩溶介质空间的高度非均质性,油气勘探工作开展程度极不平衡。要解决制约下古生界油气资源勘探的理论与实践问题,有必要对鄂尔多斯盆地下古生界碳酸盐岩层的古岩溶发育机理、储层演化过程及油气聚集特点诸方面系统的开展深入研究,从而为战略基地的资源保证提供理论依据和翔实资料。论文以“鄂尔多斯盆地下古生界古岩溶表生期演化模拟与油气储层形成条件”为题,一方面采用地质学、古水文地质学、古岩溶学、定量地学、计算机技术和碳酸盐岩储层地质学等学科综合研究方法,在充分认识鄂尔多斯盆地沉积史、构造演化史以及古地理和古气候背景的基础上,深入分析区域古水文地质演化过程,并进一步研究下古生界古岩溶发育特征;另一方面,采用定量地学研究方法,构建溶蚀作用下古岩溶系统演化模型,对下古生界碳酸盐岩层在奥陶纪之后裸露期发育过程进行模拟,更加深入的揭示古岩溶发育机理和油气储层的形成及演化特征,为油气勘探提供可靠的理论依据。鄂尔多斯盆地下古生界中西部寒武、奥陶系碳酸盐岩含水岩系中地下水的成生过程经历了成岩作用、淋滤作用、三次埋藏淋滤作用、埋藏封闭作用5个水文地质期和9个水文地质亚期;东部地区经历了成岩作用、淋滤作用、一次埋藏淋滤作用2个水文地质期4个水文地质亚期。平面上,下古生界岩溶含水系统流场的演化过程主要取决于盆地古地貌演化特征,其演化过程可以明显的划分为从中部流向四周、从南流向北、从东流向西3个阶段。剖面上,下古生界岩溶含水层流场受赋存条件控制,可分为开放、封闭、滞流3个阶段。鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩自沉积以来,先后经历了沉积成岩→裸露风化→沉积充填→溶蚀改造等漫长的多期地质作用,按成岩阶段和成岩环境拟将其碳酸盐岩古岩溶划分为三大类型:同生期岩溶、表生期岩溶和埋藏期岩溶,经历了雏形阶段→发育阶段→改造阶段→定型阶段四步演化过程。下古生界碳酸盐岩油气储层的主要存储空间表现为次生空隙,受岩溶作用差异影响,次生空隙分布极为不均匀,岩溶储层介质场表现出高度非均质性。岩溶盆地演化过程中总伴随着差异溶蚀,不管均质盆地还是非均质盆地,都越来越非均质化,强溶蚀带集中在潜水位及优势裂隙附近,在侵蚀基准面和构造裂隙及层理等大裂隙处会形成高空隙率、高渗透率的良好储层。裸露期下古生界岩溶含水系统是一个开放系统,地貌形态决定着岩溶作用的强度和碳酸盐岩储层发育的总体格局。受介质场非均质化反作用,岩溶高地区潜水位随系统演化不断下降,潜水面处的强烈溶蚀随水位不断下切而把盆地高地区改造成竖直裂隙发育的油气储层。岩溶坡地区水平径流活跃,一般会形成水平裂隙发育的大面积储层;岩溶盆地平原区位于地下水径流下游,溶蚀作用缓慢,不利于储层发育。岩溶含水系统中水动力条件决定着介质场的溶蚀强度,同时渗流场的分布格局也影响着介质空间里的固体物质的运移特征。受地貌控制,两个盆地模型中渗流场总体上表现为:岩溶高地为补给区,岩溶斜坡为强径流区,岩溶盆地为排泄区。从补给区到排泄区,地下水化学场浓度分布逐渐变大,溶解作用逐渐减弱,沉淀作用逐渐增强。埋藏期,外界固体沉积物受地下水携带发生迁移,从岩溶高地和岩溶斜坡区运移到盆地区,随着水动力减弱而沉积下来,沉积物对盆地区碳酸盐岩储层发育起着反向作用。综合起来,下古生界古岩溶地层中岩溶斜坡和岩溶高地区有利于形成优质碳酸盐岩油气储层。