塔中西部位于塔里木盆地阿满过渡带南缘,近年来在顺西-顺托果勒区块的油气勘探取得重大突破,相继发现顺9井区志留系油藏、顺西区块奥陶系凝析气藏及顺托1井奥陶系气藏,显示出本区下古生界海相油气具有较大的勘探潜力。然而作为勘探新区,存在油气分布特征及成因机理等诸多问题有待研究。本论文主要围绕区内下古生界多相态海相油气的空间分布、成因机制等问题展开,采用宏观地质与微观化学分析相结合的方法,一方面通过对油气物性、轻烃、饱和烃、芳烃、碳同位素组成等地球化学特征进行分析,分区、分层系研究油气的成因类型以及可能的后生变化;另一方面通过流体包裹体分析与热史结合的手段,研究各区典型井油气藏的主要成藏期次,明确油气的成藏过程。研究表明,塔中西部下古生界海相油气具有相似母质,同属于高盐度-强还原环境下的腐泥型-腐殖腐泥型母质来源,现今原油处于高成熟阶段,天然气处于高-过成熟阶段。原油生物标志物分析表明,研究区内原油存在混源,兼有寒武系-下奥陶统、中-上奥陶统成因原油的特征,从地球化学参数上可细分为3类。天然气组分及碳同位素特征表明天然气成因可划分为3类:一类应为单一成因的分散可溶有机质裂解气;另两类均以干酪根裂解气为主,混有少量原油裂解气,但因混入气体不同而各异,塔中奥陶系多数天然气属于后者。塔中西部奥陶系原油后生改造研究表明,原油未发生大规模裂解,却普遍存在气侵/气洗,说明凝析油不是原油裂解成气的残余物,天然气主要来源于海西晚期规模充注。综合典型井油气藏的成藏期次、区域生烃与成藏的配置关系,认为海西期满加尔坳陷寒武系-下奥陶统烃源岩的持续供烃、顺南-古城深层古油藏的原油裂解成气为研究区海相油气成藏提供了主要烃类来源,同时局部地区存在喜山中-晚期中-上奥陶统烃源的混入,但贡献微弱。通过原油裂解程度、天然气成因类型及区域埋藏史-热史等研究发现,塔中主隆及北坡深层对液态烃的保存条件较好,塔中深层具有凝析油、天然气的勘探潜力。