研究表明世界上许多砂岩储层在整体低孔低渗—致密的背景下仍然发育相对高孔高渗的优质储层,而阐明优质储层的成因机制对中深层、深层砂岩储层的钻前评估、优质储层预测以及提高经济油气储量等均具有重要的理论和实际意义。目前,吐哈盆地油气勘探领域从中浅层的环洼区调整型构造油气藏逐渐向中深层、深层的洼内岩性油气藏过渡,西山窑组下段作为重要的洼内岩性油气藏勘探层位,然而由于其沉积相变快、储层非均质性强,优质储层的发育规律及其成因机制认识不清,严重制约了西山窑组下段油气的规模勘探与开发。本文选择以吐哈盆地台北凹陷中侏罗统西山窑组下段为研究对象,综合利用岩心观察与描述、扫描电镜分析、薄片鉴定、物性测试、粒度分析、X-衍射分析、常规压汞和恒速压汞测试以及流体包裹体分析等技术手段,遵循“差异现象表征—内在机制探索—分布规律总结”的研究思路,在砂岩储层沉积学和岩石学基本特征表征的基础上,精细厘定了砂岩储层有效孔隙度下限和原生孔隙正常演化趋势线,明确了不同类型储层物性、微观孔隙结构、成岩作用及成岩相等差异特征,分析了储层物性差异演化的控制因素,揭示了优质储层的形成机制,预测了优质储层平面展布规律。取得的主要成果和认识如下:西山窑组下段沉积主要受南、北双物源控制,识别出扇三角洲前缘、辫状河三角洲前缘和湖泊沉积体系;从西一段到西二段,由(扇)辫状河三角洲内前缘—湖泊沉积体系向(扇)辫状河三角洲外前缘—湖泊沉积体系演化,多期叠置的分流河道和河口坝构成了主要的储集层。西山窑组下段储层岩石类型为成分和结构成熟度低—中等的长石岩屑砂岩和岩屑砂岩,为典型的特低孔、超低渗型碎屑岩储层;在埋深2100~2400 m、2800~3150 m、3250~3700 m和3800~4100 m发育四个异常高孔带。其中,异常高孔隙度储层储集空间以原生粒间孔和溶蚀孔为主;正常演化高孔隙度储层储集空间以溶蚀孔为主,微孔次之,粒间孔含量较少;正常演化低孔隙度储层储集空间则主要为微孔,几乎不发育粒间孔隙。砂岩储层目前处于中成岩A₂期,主要发育碳酸盐强胶结相、强压实弱溶蚀相、中压实中溶蚀相和强溶蚀相4种成岩相类型;其中,中压实中溶解相和强溶解相为相对优势成岩相组合类型。强烈的压实作用是导致储层物性变差的主要因素,平均占76.4%;而黏土矿物、碳酸盐等胶结作用进一步破坏了储层物性;高能厚层砂体是形成异常高孔隙度储层和正常演化高孔隙度储层的物质基础,晚期滑脱推覆构造活动是储层原生孔隙得以保存的关键,而有机酸溶蚀作用则是最终形成优质储层的根本原因。西山窑组下段储层划分为四类,Ⅰ和Ⅱ类为相对优质储层,且主要分布在神泉-火焰山-七克台一带,以及北部柯柯亚、七泉湖等局部地区;从西一段到西二段,优质储层分布规律具有相似性,但发育规模逐渐变小。论文的研究成果可对吐哈盆地台北凹陷中深层、深层岩性油气藏的勘探开发提供理论地质依据,对于相似地质背景下优质储层成因机制的研究具有借鉴意义。