近年来,桂中坳陷成为油气勘探的热点地区之一,其石炭纪地层发育齐全、沉积类型多样成为沉积学家和石油地质学家关注的热点。目前,针对研究区石炭系的层序地层划分、物源方向、沉积模式、储层特征和优质储层主控因素等关键科学问题仍不明确。因此,以桂中坳陷中北部下石炭统寺门组砂岩储层为目的层,以层序地层学、沉积地质学、储层地质学和地球化学等理论为指导,通过野外露头剖面、钻井和岩心的详细观察,综合利用常规薄片、扫描电镜、地球化学、粒度、孔渗分析等试验手段,对桂中地区下石炭统寺门组砂岩储层的碎屑物源、层序地层划分、沉积相和储层特征进行了详细讨论。研究表明:通过野外露头和钻井资料层序界面识别标志,认为桂中坳陷石炭系寺门组发育1个三级层序和4个四级层序;运用岩石学、矿物学和地球化学方法对寺门组砂岩样品测试数据进行分析总结,认为石炭系寺门组物源主要来自于北部的雪峰古陆和东部的大瑶山岛隆起。基于野外露头和钻井岩心的沉积相标志识别,认为研究区寺门组为碎屑滨岸相沉积环境,主要发育潮坪亚相沉积,局部地区存在泻湖亚相沉积,其中潮坪亚相又可细分为砂坪微相、混积坪微相和泥坪微相沉积。建立沉积相连井和沉积相平面图,总结区域沉积演化特征,认为研究区寺门组发育一种沉积模式,从北东至南西依次发育碳酸盐岩台地相、碎屑滨岸相、碳酸盐岩台地相、斜坡—台盆相。通过常规薄片、扫描电镜、物性等数据的统计分析,研究区砂岩储集空间类型主要为粒间孔、粒间溶孔、颗粒溶孔、铸模孔、晶间孔以及裂缝等;砂岩孔隙度分布在1%~3%之间为主;砂岩渗透率主要分布在小于0.1m D和大于1m D两个区间,其频率分别为51.57%和19.73%,整体属于低孔低渗-特低孔特低渗储层。研究区寺门组砂岩储层成岩作用类型主要为压实压溶作用、各种自生矿物的胶结充填作用和溶蚀作用;综合成岩作用、孔隙演化等研究结果,认为寺门组砂岩储层成岩演化达到中成岩B—晚成岩期;认为寺门组砂岩有利储层孔隙主要发育两种模式(1)方解石胶结致密化模式,(2)早期胶结相对较弱,晚期溶蚀改造模式。在上述研究的基础上,总结了研究区寺门组砂岩储层的主控因素,主要受到沉积作用与成岩作用的影响。寺门组有利储层主要发育在混积坪和砂坪微相;压实作用和胶结作用对砂岩优质储层形成具有破坏性作用;溶蚀作用对砂岩储层物性具有建设性作用。