碎屑岩和碳酸盐岩混合沉积不仅可以形成重要的油气储集层,也是当今国际沉积学研究热点。苏北盆地高邮和金湖凹陷古近系阜宁组阜二段是主力烃源岩和重要储集层段,同时发育碎屑岩和碳酸盐岩混合沉积,混合沉积储层性质控制了油气高效勘探开发。显然,系统的混合沉积环境分析、混积沉积模式研究和混积岩储层特征分析对研究区常规和非常规油气生产,以及对陆相湖盆混合沉积研究均具有重要意义。本文基于现代沉积学和储层地质学理论、大量的地质和地球物理资料,在建立精细地层格架的基础上,开展了混积岩沉积环境、沉积岩相和储层特征综合研究,并取得了下列成果认识:建立了阜宁组阜二段充填发育模式。阜二段覆盖整个研究区,发育削截、断层、超覆三类地层接触边界;阜二段可细分为5个小层并建立了跨越两大凹陷的统一地层格架,各小层厚度明显受控于由断裂差异活动形成的盆地结构,在金湖凹陷整体西薄东厚、在高邮凹陷北薄南厚。确立了阜宁组阜二段古沉积环境。阜二段古地貌西高东低、早起伏晚平坦,古气候早干晚湿,湖平面早低晚高,古盐度早高晚低,发育非硫化缺氧水体。阜二段沉积背景分为早期咸水-超咸水环境,中期半咸水-咸水环境和晚期半咸水环境。明确金湖凹陷阜二段中部和高邮凹陷阜二段底部发育混积层系及砂级混积岩,其中砂级混积岩发育5类主要岩相。金湖凹陷砂级混积岩主要分布于滩坝沉积,发育波状交错层理,由大小相近的表鲕和硅质碎屑在牵引流作用下形成;高邮凹陷砂级混积岩主要分布于深水重力流沉积,发育块状层理和递变层理,由大小不一的表鲕、放射鲕、内碎屑和黏土-粉砂级陆源碎屑组成。明确阜宁组阜二段黏土级沉积岩主要由泥晶碳酸盐矿物、石英-长石颗粒和黏土矿物组成;发育细/薄/厚纹层状、厚块层状、显微纹层状等沉积构造;共划分为9种岩相大类和15种亚类型,其中有12种亚类属于混积岩。阜二段下部主要发育厚块层状/厚纹层状黏土级混积岩,上部主要发育细/薄纹层状黏土级混积岩。编制了阜宁组阜二段砂级混积岩的GR-△SP测井识别图版及黏土级混积岩的GR-AC测井识别图版。明确混合沉积空间分布并探讨了主控因素:针对砂级混积岩,指出构造背景控制硅质碎屑的稳定供给或差异供给,古气候和母岩区岩性是影响碳酸盐沉淀的主要因素,动荡湖水和季节性洪水是形成混积岩的水动力条件;针对黏土级混积岩,指出阜二段水体的季节性强分层控制混合沉积形成过程,水深影响混合沉积保存。建立了研究区“山字形-四尖峰”和“七尖峰”层段的2类混合沉积模式,认为不同阶段的古地貌特征及对应的水体深度是导致混积岩差异分布的主要因素。指出阜宁组阜二段砂级混积岩整体处于中成岩阶段A期。明确金湖凹陷阜二段牵引流成因的砂级混积岩孔隙度约3%~22%,早期碳酸盐胶结和后期次生溶蚀是最重要的成岩作用,次生溶孔是主要储集空间;高邮凹陷阜二段重力流成因的砂级混积岩压实减孔破坏严重,孔隙度小于5%。指出金湖凹陷高集、唐港地区是阜二段砂级混积岩优质储层发育区。明确阜宁组阜二段黏土级混积岩的纳-微米级晶间孔储集性能好、纳米级有机孔储集性能差,发现生物体腔孔是一类特殊的优质储集空间。认为细/薄纹层状-以碳酸盐为主的混积岩和细纹层状-生物介壳富集的混积岩是非常规油气勘探有利岩相。综合分析黏土级混积岩岩相特征和烃源岩成熟度,指出金湖凹陷龙岗次凹北部阜二段“七尖峰”层段是非常规油气勘探最有利区域和层段。