近年来,我国油气勘探工作重点方向正由由陆相向海相、由碎屑岩向碳酸盐岩、从中、新生代向古生代、从中浅层向深层转移,在海相碳酸盐岩油气勘探工作中取得重大进展。四川盆地下寒武统龙王庙组白云岩在深埋藏,温度大于140℃的环境下,溶蚀孔、洞、缝等储集空间发育,揭示了良好的白云岩储集层,同时发现孔隙随深度增加仍有增大的反序现象,充分说明了深层白云岩中具有发育优质储层的条件。因此,有必要认识白云岩的储层发育特征,探索建立白云岩储层发育模式,在此基础上深入探讨川中南地区白云岩储层的形成和发育机理,有助于对此类储层的分布规律进行正确的评价和预测。论文在对碳酸盐岩储层国内外研究现状调研及存在问题详细分析的基础上,以碳酸盐岩沉积学入手,结合地质地球化学、储层地质学、成岩作用等相关理论为指导,结合四川盆地已有的认识成果,从现有的岩心、钻(测)井及各种分析测试等实际资料出发,通过宏观与微观相结合、地质与测井相结合的方法,借助阴极发光显微镜、扫描电镜、同位素分析、X-衍射分析、包裹体测温、微量元素分析、稀土元素分析等先进分析测试技术手段,采用常规手段与新技术、新方法的结合,理论分析与实验手段的结合,地质与地球化学的结合,形成多学科与专业特长联合的研究方法与思路,紧紧抓住影响储层发育和形成的两个因素,即沉积作用与成岩作用,并重视它们的关联度和依存度,对白云岩岩相学、白云岩形成机理及构造热液白云岩化进行研究,主要取得了以下几点成果和新认识:(1)系统分析盆地古隆起周缘龙王庙组沉积体系,揭示龙王庙组主要为碳酸盐岩的局限台地相与蒸发坪-陆棚潟湖相沉积。在川中地区广泛发育鲕粒滩的碳酸盐岩的局限台地相,川东南地区发育膏岩与盐岩沉积及砂屑与鲕粒的蒸发坪-陆棚潟湖沉积,并建立相应的沉积模式解释沉积体系差异性。(2)按结构-成因对龙王庙组白云岩进行分类研究,存在泥微晶白云石、颗粒白云石、晶粒白云石、鞍形白云石等共4种类型的白云石,同时白云石的有序度值呈逐渐升高的演化序列。在显微结构上,深入总结认识了这4种白云石的地球化学特征,为储层形成机理的研究提供基础条件。(3)研究区龙王庙组白云岩成岩作用类型多且复杂,主要有压实、压溶作用,胶结作用,白云石化作用,重结晶作用,膏溶作用,溶蚀作用,硅化作用、自生黄铁矿作用等,成岩演化序列具有从准同生白云岩→浅埋藏白云岩→中-深埋藏成岩白云岩→热液白云岩的递变规律,反映出成岩环境由近地表大气淡水环境→浅埋藏成岩环境→中-深埋藏成岩环境的演变过程,并在此成岩演化角度上,建立了适合川中南地区下寒武统龙王庙组白云石化成因演化模式。(4)微量元素地球化学特征反映泥微晶白云岩为开放体系高盐度海水白云岩化。颗粒白云岩具有相对低的Sr平均含量,说明可能接受了低Sr的大气水淋滤作用。而随着Mn含量逐渐增高,表明晶粒白云石是在埋藏还原条件下形成的,而鞍形白云石的形成与富Ba热液流体作用有关。鞍形白云岩稀土元素总量均高于其它三类白云岩,也进一步表明白云岩形成后热液流体带入其他物质使得稀土元素含量增加。流体包裹体均一温度表明晶粒白云岩形成于一定埋深温度较高的环境中,构造裂缝鞍状白云石中包裹体均一温度比溶蚀孔洞缝石英包裹体温度较高,表明这期构造裂缝形成与热液对白云石的改造作用有关。(5)碳氧同位素地球化学特征可以看出围岩与晶洞充填物间明显的差异,表明充注的流体与围岩间尚未达到同位素地球化学平衡,所充注的流体应当是一种碳氧同位素都偏负的外来流体。而锶同位素87Sr/86Sr的比值均明显高于同期海水的锶同位素值,也表明龙王庙组受到了一种富壳源锶流体的改造。(6)综合研究认为,在多期构造作用背景下,由构成颗粒滩微相的颗粒灰岩发生准同生白云岩化叠加早期大气水溶蚀作用形成的颗粒白云岩,受成岩埋藏期重结晶作用和深部热液溶蚀作用的耦合改造形成了川中南地区下寒武统龙王庙组优质白云岩储层。