本文以沉积学、储层地质学、地球化学理论为指导,针对柴达木盆地西部北区古近系地层岩性和厚度变化大、储层缺乏认识的难点,详细观察了岩石薄片,并进行了相关的室内分析测试,研究了柴西北区古近系沉积发育特征、储层发育特征、砂体展布、储层成岩作用,并以此为基础讨论了有利储层类型,找出储层发育的控制因素及分布规律,预测储层发育的有利地带。应用录井、测井、岩心、地震等资料,结合单井相分析及剖面相对比,对柴西北区古近系沉积相特征进行了研究。研究结果表明,柴西北区E1+2期是湖盆的发生阶段,E31时期湖盆面积开始扩大,在小梁山及其西北及油泉子和开特米里克一线以西的大范围内,发育了湖相沉积;该线以东则发育了河流和三角洲相沉积体系。E32时期进入湖盆发展全盛时期,湖相沉积面积达到最大。在沉积相研究的基础上,结合镜下岩石薄片、阴极发光、荧光、X射线衍射、碳氧同位素等分析测试资料,对本区成岩作用特征、成岩序列、和储层发育规律等进行了研究。结果表明,深部地层发育一套较好的碎屑岩储集体。存在四次较大规模的成岩作用,第一次是白云石胶结及交代作用,第二次是方解石的胶结与交代作用,第三次是胶结物的溶解,第四次是晚期硬石膏的胶结及交代作用。本区古近系碎屑岩储层中发生过两次大规模的流体运移,它们分别对应了本区E31和E32烃源岩的大量生排烃时间。通过细致的热力学推导,绘制出包含方解石、白云石和硬石膏等矿物相在内的六组分相图,对热力学相图分析可以看成,对于柴西北区E31地层的成岩作用来说,起主要作用的控制因素是流体的pH值和各离子的浓度。综合沉积、成岩、物性分析,对柴西北区古近系的储层进行了分类和综合评价。古斜坡上沉积的河道砂体和三角洲砂体是深层油气聚集的有利场所,可以作为今后勘探重点考虑的目标。