油砂是一种重要的非常规油气资源，是常规油气资源重要的补充。随着常规油气资源需求量不断增加和日渐短缺，油砂将在未来的油气资源中占有重要一席。中国具有丰富的油砂资源，但整体上勘探程度都很低。本文以川西北龙门山北段古生界油砂为研究对象，为推动研究区油砂的勘探与开发具有重要意义。川西北龙门山北段古生界油砂资源主要分布在矿山梁-天井山-二郎庙油砂成藏带内。本文通过野外踏勘、剖面实测、室内薄片鉴定和粒度分析等，分别对矿区内下泥盆统平驿铺组和下寒武统长江沟组油砂露头地质特征、岩石学特征、沉积特征及储层空间类型进行了详细分析。通过室内储层物性测试，分析了储层的储集物性。结合前人研究，分析龙门山北段古生界油砂有利成藏条件，进一步探讨油砂成藏规律及成藏模式。在此基础上，分别对研究区平驿铺组和长江沟组油砂资源量进行了估算。龙门山北段古生界油砂形成于海相环境中，通过分析，平驿铺组岩性为石英砂岩为主，为一套滨海相沉积，亚相有临滨和前滨亚相，微相为下临滨微相和中临滨微相；长江沟组岩性为岩屑砂岩为主，为一套浅海陆棚相沉积，发育过渡相和滨外陆棚两个亚相。对矿区内储集层进行薄片鉴定和分析，矿区储集空间类型主要有原生正常粒间孔、次生粒间溶蚀孔隙、次生粒内溶蚀孔隙和构造缝4种类型，其中平驿铺组储层的储集空间类型以原生正常粒间孔为主，而长江沟组储层的储集空间类型以次生溶蚀孔为主。通过储集物性测试，平驿铺组储层为中低孔中渗储层，长江沟组储层为特低孔超低渗储层。龙门山北段古生界油砂有利成藏条件有：（1）油源丰富，油源来源于陡山沱组黑色泥岩和页岩；（2）储层内发育多种储集空间类型，具备良好储集物性；（3）不同的构造对油砂的成藏起到控制作用；（4）寒武系古油藏具有良好的区域性盖层条件。在此基础上建立了油砂的成藏模式，矿山梁-碾子坝地区长江沟组油砂成藏模式为抬升改造型，而天井山地区的平驿铺组油砂成藏模式为次生运移型。经过计算，龙门山北段矿山梁-天井山-二郎庙油砂成藏带油砂总地质资源量为3622.4667×104t。