随着大牛地气田的勘探进入成熟阶段,奥陶系风化壳经过多年的勘探已经取得重大进展,也证实了风化壳气层具有较好的稳产条件,但是在下古寻求接替储量,为大牛地气田的长期稳产提供资源保障势在必行。丽马五5亚段白云岩储层勘探成功的先例,表明奥陶系马五5亚段白云岩具有巨大的勘探潜力。因此,论文以鄂尔多斯盆地碳酸盐岩油气勘探的实际需要为出发点,以大牛地马五5亚段白云岩为研究对象,采用地质、测井及地化相结合的方法,深入研究了马五5亚段白云岩成因模式及储层形成机理,并对马五5亚段白云岩储层进行预测。根据鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组白云岩致密油气勘探的特殊性,前人研究认为马五5亚段为风化壳的隔水层,发育黑色泥微晶灰岩,且非常致密,并称为“黑腰带”。近些年,勘探获得重大油气突破,其产层主要为白云岩,但其储集性表现出很强的非均质性。因此,本文对马五5亚段白云岩岩石学、地层展布特征进行总结：①根据白云石晶粒大小、晶形、晶面、接触关系等特征,将白云岩分为泥-微晶、它形-半自形白云石和粉-细晶、自形-半自形白云石。结合岩性组合特征,对灰岩(砂屑灰岩、颗粒灰岩、泥晶灰岩)和各类白云岩空间叠置关系总结,认为整个马五5亚段地层从上到下白云石含量是递减的；②在马五5亚段顶部泥微晶白云岩(含膏)普遍发育；③泥微晶白云岩呈薄层,粉氇珏晶白云岩发育厚度较大,但横向上呈块状分布；④泥微晶白云岩发育在粉-细晶白云岩之上。对沉积层序旋回进行研究,主要分析三级旋回和高频旋回对沉积岩性的控制,认为缓慢的海退期主要以白云岩发育为主,快速的海进期发育灰岩地层。通过对大牛地奥陶系马五5亚段的碳酸盐岩岩石学特征研究,结合地化分析,提出并运用中盐度海水渗透回流白云石化模式解释马五5亚段白云岩成因,系统阐述了鄂尔多斯盆地特有的缓坡(<1。)模式下渗透回流白云石化与高频层序的关系,对泥微晶白云石和粉-细晶白云石的碳氧同位素、锶同位素、微量元素及电子探针特征进行分析,认为马五5亚段白云石为中盐度海水渗透回流成因模式,含膏、藻纹层的泥微晶白云石有较正的δ18OPDB值、高Sr、Na值,低87Sr/86Sr值、低Mn值、低Fe值,为准同生白云石化成因；缝合线切割晶粒的粉-细晶白云石具有较负的δ18OPDB值、低Sr、Na,高87Sr/86Sr值、高Mn值、高Fe值,认为粉-细晶白云石为浅埋藏白云石化成因,并总结在海侵和海退旋回过程中白云石化成因模式。在此基础上建立成岩演化序列和成岩演化模式,认为白云岩储层发育有利的成岩作用主要为各类溶蚀作用、浅埋藏期白云化作用以及破裂作用等；而胶结作用、压实压溶作用、去白云石化和自生矿物的形成充填作用显然对储集空间的发育起破坏作用。通过白云岩成因及成岩作用分析,对白云岩孔隙成因机理进行总结。研究区马五5亚段白云岩晶间孔隙与白云石含量和结构具有密切关系,白云石含量高、自形程度好,则孔隙发育较好；泥微晶白云岩发育少量膏溶孔及重结晶作用形成晶间孔；粉-细晶白云岩晶间孔隙是浅埋藏白云石化作用结果,并且建立了一套渗透回流模式下浅埋藏白云岩孔隙成因模式,认为在台地的上倾方向,在回流过程中,白云石结晶速度较快,白云石化流体供应充足,发生过白云石化作用,发育一套它形-半自形、相对致密的泥微晶白云岩。浅埋藏阶段的白云石化流体来源于上覆的回流渗透,此时白云石流体供应速率减慢,白云石结晶速率减慢,发育大量晶间孔隙的自形-半自形、粉-细晶白云石,再往下,白云石化流体的供应不足,造成部分白云石化,形成孔隙度较差的含灰质-灰质白云岩。该孔隙成因模式与层序旋回的变化和白云岩成因模式具有密切的关系。表生岩溶作用对研究区白云岩孔隙起堵塞作用,马五5亚段顶部和底部发生去云化作用,对孔隙造成破坏作用；在此基础上,总结白云岩储层孔隙演化规律。在充分考虑上面讨论的影响储层发育与分布的地质因素基础上,归纳了马五5亚段储层特征：储集空间主要包括晶间孔及晶间溶孔,运用CT扫描技术精细的刻画致密白云岩的孔隙和喉道分布,并且解释了低孔低渗白云岩储层的成因,并且建立了一套分析致密气孔隙型白云岩储层的方法。分析认为低孔低渗白云岩与电阻率补偿中子曲线具有很好的对应关系,并且划分储层综合评价标准,在结合石油地质条件分析的基础上,预测有利储层勘探区域。