世界上一半的油气资源都储集在碳酸盐岩中,从而使得湖相碳酸盐岩研究在陆相含油气盆地中的地位日益受到重视,因此,开展湖相碳酸盐岩沉积、储层特征、成因及油气富集规律研究对于指导油气勘探具有重要的意义。论文在对前人相关研究成果详细调研的基础上,以碳酸盐岩沉积学、储层地质学及石油地质学等基础理论为指导,充分利用钻井、岩心、测井、地震及有机和无机地球化学特征分析等资料,对潜江凹陷南部新沟地区新下Ⅱ油组湖相泥晶白云岩的地层发育特征、沉积储层特征、形成机理及其与暗色泥页岩共生的石油地质意义等一系列问题进行了系统的研究。通过对研究区岩石样品的镜下鉴定,结合X衍射分析,认为研究区主要发育泥晶白云岩、陆屑泥晶白云岩、泥晶泥质白云岩、白云质泥岩、泥膏岩、膏泥岩和粉砂岩等七种类型的岩性,考虑到测井识别岩性的准确度及对主要储层段进行识别的目的,将七类岩性合并为白云岩类、泥岩类、泥膏岩和粉砂岩四大类岩性,在此基础上应用Fisher判别分析法建立不同类别岩性的测井识别模型,明确了白云岩储层在全区的分布及变化规律。在对研究区湖相白云岩的相标志、岩-电特征及单井相的分析后,确定了研究区沉积相类型,其中云坪微相和云质洼地微相为研究区白云岩发育的主要微相类型：云坪微相主要发育于工区内地势相对较高的部位,其内部生储配置关系好,油气显示好,为研究区有利储层发育的微相类型;云质洼地微相主要形成于地势低洼部位,白云岩单层厚度较大,暗色泥页岩厚度极薄,呈夹层状产于泥晶白云岩内部,生储配置关系差,油气显示差,不能作为研究区有利储层发育的微相类型。根据沉积特征的综合分析,明确了研究区湖相碳酸盐岩的发育主要受物源、古地貌和湖平面升降三种因素的综合控制。运用扫描电镜、阴极发光、白云岩有序度X衍射和同位素地球化学等分析方法,提出潜江凹陷新下Ⅱ油组与暗色泥页岩互层产出、大规模分布的泥晶白云岩主要形成于低温、浅埋藏的成岩环境中,具有统一的流体来源和相同的形成机理,其形成主要经历了三个阶段：同生期暗色泥页岩与方解石的形成阶段；准同生期回流渗透作用阶段,该阶段主要形成不含铁的泥晶白云岩；成岩期埋藏作用阶段,主要是对准同生阶段形成的泥晶白云岩的调整和加强,本区大规模发育的铁白云石在这一阶段形成,是由地层水中的Fe2+对泥晶白云岩中的Mg2+发生部分类质同像交代所形成,而并非热液成因。储层岩石学特征研究表明：本区白云岩储层储集性能由好至坏依次为陆屑泥晶白云岩>泥晶白云岩>泥晶泥质白云岩,沉积相是储层物性好坏的主要控制因素。本区泥晶结构白云岩储层主要形成于早成岩阶段,受成岩作用的影响较小,孔隙保存较好,以次生晶间孔隙为主,后期的回流渗透白云岩石化作用也会使孔隙空间增大,改善其物性,虽然本区白云岩储层粒度较细,以泥晶为主,但仍然达到了中孔、特低渗的物性标准,具有一定的油气储集能力。泥晶白云岩与暗色泥页岩共生的石油地质意义研究表明：与泥晶白云岩互层产出的暗色泥页岩有机质丰度高,具有较强的生烃物质基础,但是成熟度整体低；暗色泥页岩的形成环境往往会促使白云岩的形成,使本区这种白云石化作用更为彻底,而白云石化作用会使储层孔隙体积增大,改善储层的物性；油源对比分析表明,新沟地区新下Ⅱ油组原油为低熟原油,主要来源于本层系内部低成熟的烃源岩。本区烃源层、储层及盖层均形成同一地质时期,储层与烃源岩层交互成层,形成“自生自储”的配置关系。最后综合已发现的油层及油气显示情况、白云岩形成机理、沉积相分布特征、有效白云岩厚度、储层发育特征及成藏模式,对研究区新下Ⅱ油组碳酸盐岩储层分布进行预测。由新一区和新二区所围成的“C”字形区域内,处于构造相对高部位,为三套含油层段中有效白云岩储层叠合部位,为研究区有利区带；此外,由桥2井、新61井和西2井所围成的一椭圆形区域内和预测的有利区带具有十分相似的地震属性特征、沉积背景和构造背景,可能成为有利的远景勘探区。