塔里木盆地是我国西部一个经历了多期构造旋回的叠合复合盆地,盆地的油气资源勘探前景巨大。塔中地区位于塔里木盆地中央隆起带的中部,是塔里木盆地三大古隆起之一；玉北地区位于塔里木盆地麦盖提斜坡东部。受盆地“多源、多期构造运动、多期次油气充注”的影响,导致塔中、玉北地区奥陶系原油特征复杂。多期的油气充注和油气藏调整改造,造成了现今塔中、玉北地区油气成藏差异性较大。论文以塔里木盆地塔中、玉北地区为研究选区,以奥陶系良里塔格组(03l)和鹰山组(O1-2Y)为研究层位,以石油天然气地质学、石油构造学、储层地质学、流体力学、有机地球化学和油气成藏动力学理论为基础,以同步辐射X射线荧光和流体包裹体系统分析(荧光观测、微束荧光光谱测定、成岩作用观察、均一温度、盐度测试等)为核心技术,结合钻井、测井、地层等方面前人的研究成果,以盆地古流体研究为切入点,同时结合埋藏史和热史分析,从地层古流体生成和运移古流体时、空分布与演化的角度研究不同构造带目的层位的油气成藏期次和时期,旨在解剖塔中、玉北地区油气运移的差异性聚集原因及机理,建立不同地区差异性的油气成藏模式。同步辐射X射线荧光(SRXRF)能够提供一个波长从可见光到X光连续可调的光源,具有强度高、准直性好,偏振性、波长连续可调,测试时间短和对样品无损等优点,且该方法具有更高的灵敏度和更小的微区分析能力,这是以前所有光源都无法满足的,因此应用SRXRF方法分析石油样品体现出极大的优越性。通过测定原油中微量元素特征X射线能量判断所测元素的类别,根据X射线特征谱的峰面积对元素的含量做出定量或半定量分析。论文应用同步辐射X射线荧光测定了玉北、塔中地区15个原油样品中的微量元素,通过原油样品中不同微量元素的相对含量,将塔中、玉北地区奥陶系原油样品划分出3类：Ⅰ、高Ⅴ低Ni,富含Ca、Zn、Mn等微量元素,具有海相原油的特征；Ⅱ、低Ⅴ高Ni,贫Ca, Zn,Mn等,富含Fe元素,具有“陆相”原油的特征,认为可能是受到深部火成岩活动的影响；Ⅲ、具有上述两者过渡特征,认为存在混源的可能。V/(V+Ni)指示着水体的氧化、还原条件,通常情况下V/(V+Ni)>0.46指示水体的缺氧环境,V/(V+Ni)<0.46指示水体的富氧环境。通过对塔中、玉北地区奥陶系原油样品V/(V+Ni)分析可知,塔中顺西地区的顺西1和顺7井、玉北地区的YB1-2X和YB1-3H井V/(V+Ni)>0.46,指示缺氧环境,对应寒武系-下奥陶统这套烃源岩；玉北地区的YB1-4井V/(V+Ni)<0.46,指示富氧环境,对应中-上奥陶统这套烃源岩。塔中顺西地区处于一个特殊的构造位置：东侧为满加尔凹陷,西侧为阿瓦提凹陷,北为塔北隆起,南为塔中隆起,其成藏条件十分复杂。该地区裂缝走向以NW向为主,表明裂缝的发育与加里东中期形成的塔中Ⅰ号断裂带关系密切。该地区长期处于构造低部位,加里东中期Ⅰ、Ⅲ幕和海西晚期近地表岩溶作用不强,溶蚀孔洞不发育,储层条件较差。该处隆起持续到海西晚期结束,海西晚期后,整体升降为主。玉北地区现今的构造形态是经历过多期次的构造运动影响,主要发育了四组不同走向的断裂构造带,其中玉中构造带东段的走向为近EW向,西段呈NW向,整体呈弧形向南凸出；皮山北3断裂带的走向呈NNW向。玉北1井构造带、玉北3井构造带以及玉北3井东构造带为NE走向。玉北1井西构造带、玉北1井东(玛东构造带)构造带以及玉北3井西构造带、玉北4井构造带走向为NNE向。玉北地区构造样式总体上是东部构造复杂,西部相对简单。通过对玉北地区构造样式进行分区分带的研究,可以概括出玉北地区所具有的构造样式主要有：低、中、高角度的逆冲断层扩展褶皱、中高角度压扭构造、双向逆冲构造、逆冲三角带构造、底辟构造、叠瓦逆冲构造等。应用流体包裹体系统分析方法结合单井埋藏史和热史确定出塔中顺西地区和玉北地区奥陶系油气充注幕次和充注时期。塔中顺西地区奥陶系发育了三幕二期的油气成藏：第一期：460.5-371.OMa;第二期：324.0-225.0Ma。玉北地区奥陶系发育了三幕二期的油气成藏：第一期：275.0-240.0Ma；第二期：18.0-0.4Ma。综合油气藏特征及油源对比、构造演化和输导体系、油气充注期次及充注时期等方面的研究表明塔中顺西地区主要发育加里东晚期-海西早期和海西晚期两期油气充注成藏；玉北地区主要发育海西晚期和喜山晚期两期油气充注成藏,且不同地区油气成藏存在着的一定差异性。本论文主要的创新点：(1)应用同步辐射X射线荧光技术分析塔里木盆地塔中、玉北地区奥陶系原油中的微量元素,并结合原油和油包裹体的荧光观测、荧光光谱主峰波长,分析不同类型的原油特征,并进行初步的油源判识；(2)主要从油气来源、成藏时间及成藏期次的差异性,剖析塔中、玉北地区奥陶系油气成藏过程,研究造成差异性成藏的原因,分析差异性成藏的机理,建立塔中、玉北地区奥陶系差异性的油气成藏模式。