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柴达木盆地北缘侏罗系油气资源丰富，为了能够系统的研究柴北缘油气藏形成演化历史，本论文通过黄金管封闭体系生烃动力学模拟实验，结合流体相态演化特征研究，获取了柴北缘煤岩、碳质泥岩以及原油裂解成气的生烃动力学参数;建立了三者裂解成气过程中的流体相态演化图版;分析了生烃演化过程中的流体粘度及密度等物理性质的变化规律;同时着重探讨了煤系有机质生烃过程中产生的CO2对流体相态以及物理性质的影响。据此，结合柴北缘典型生烃凹陷埋藏史以及储层温度压力演化史，重建了柴北缘天然气生烃演化史，并恢复了各演化阶段的油气充注流体相态。对柴北缘油气成藏演化方面取得了以下认识: (1)柴北缘煤岩、碳质泥岩和原油裂解生成CH4、总气(C1-5)和13CH4平均生成活化能依次分别为64.55kCal/mol、63.93kCal/mol和64.61kCal/mol，63.63kCal/mol、62.07kCal/mol和63.69kCal/mol,65.06kCal/mol、62.10kCal/mol和65.14kCal/mol。甲烷生成活化能碳质泥岩最低而原油最高，总气生成活化能碳质泥岩最低而煤岩最高，13CH4生成活化能与甲烷生成活化能接近，但正是这一微小的差异，造成了天然气碳同位素显著地分馏。 (2)通过总结煤岩、碳质泥岩和原油裂解过程中不同演化程度对应的相态特征发现，碳质泥岩流体相态演较煤岩样品存在明显滞后，原油裂解的相态演化特征显著有别于烃源岩。以流体P-T相图为判识标准，煤岩生烃过程中，Easy％Ro=0.86时为黑油，Easy％Ro=0.86-1.08时为挥发油，Easy％Ro=1.08-1.66为凝析气，Easy％Ro=1.66-2.52为湿气，Easy％Ro达到2.52以后成为干气。碳质泥岩为烃源岩时，Easy％Ro=0.72时为黑油，Easy％Ro=0.86-1.08时为挥发油，Easy％Ro=1.36时为近临界态凝析气，Easy％Ro=1.66时为常规凝析气，Easy％Ro=2.05以后成为湿气，Easy％Ro达到2.95时成为干气。原油裂解过程中的相态演化特征表现为，Easy％Ro=0.72-1.08时为低含气油，Easy％Ro=1.36时为挥发油，Easy％Ro=1.66-2.05时为常规凝析气，Easy％Ro=2.52以后成为湿气，Easy％Ro达到4.19时成为干气。受地质条件高压作用影响，干酪根生烃或原油裂解以后，发生初次排烃作用过程中的流体相态只能是单一气相或单一液相。 (3)随着Easy％Ro的增大，三种成因气相或液相流体的流体粘度和密度均降低。地质温度、压力范围内，流体粘度和密度随着压力的增大而增大，随着温度的升高而降低。气相流体的粘度和密度在Easy％Ro达到2.52（煤岩）、2.95（碳质泥岩）、4.19（原油）以后基本保持不变。处于油气流体相态发生改变的临界点附近，流体物理性质会发生不规律的变化。 (4)煤系有机质演化过程中伴随产出的CO2对流体相态以及物理性质均会产生重要影响，Easy％Ro=1.36是CO2对煤成烃流体相态影响方式发生改变的临界成熟度，Easy％Ro低于1.36时，随着煤系有机质裂解产生的CO2含量的减少，流体饱和压力逐渐降低;Easy％Ro大于1.36时，随着煤系有机质产生的CO2含量的减少，流体饱和压力逐渐升高。对于不饱和流体，CO2的加入可以有效降低流体粘度，但密度会略有升高;流体压力降低过程中流体逐渐转变为饱和并发生气液分异，CO2含量降低可以引起气液两相流体粘度及密度同时减小。 (5)伊北凹陷烃源岩在距今约30Ma开始进入主生气期，原油在距今约20Ma开始裂解成气。南八仙构造E31层在N1-N21和N22-N23经历了2期油气充注，流体相态演化重建表明，N1-N21的第一期油气流体充注原油尚未发生有效裂解，受到烃源岩裂解产生的CO2影响，流体充注相态可能从单一气相逐渐演化为气液两相，N22-N23时期，油气充注相态为气相。因为流体相态受流体组成、温度和压力等方面的影响，伊北凹陷油气运移至南八仙构造过程中，可能会在斜坡带发生油气聚集并成藏。 (6)昆特依凹陷烃源岩在距今约35Ma开始进入主生气期，原油裂解在距今约25Ma开始。流体相态预测研究表明，冷湖三号构造以气相为主，可能出现部分液态烃显示，且气体成熟度较低，冷湖五号构造以油气两相为主，且成熟度相对较高，冷湖四号构造油气流体相态特征介于冷湖三号及五号构造之间。