巴楚-麦盖提地区位于塔里木盆地的中西部，跨越巴楚断隆和麦盖提斜坡两个二级构造单元。2000年以来，中石油、中石化先后在在塔里木盆地巴楚-麦盖提地区群6井、BT4井及BK8井等钻井的泥盆系储层中见到油气显示和低产油层。巴楚-麦盖提地区志留-泥盆系勘探程度较低，基础地质资料薄弱，构造演化与油气成藏匹配关系不清。针对研究区现状，开展塔里木盆地巴楚-麦盖提地区志留系-泥盆系油气成藏机制的研究意义重大，有利于解决研究区内油气勘探的一些难题，并且对于同类型盆地的勘探、开发也具有重要的指导意义。本文在归纳、总结前人研究基础之上，利用野外露头观察描述、钻井资料、地震资料、岩石样品镜下分析及物性分析测试等方法，首先对研究区目的层位开展沉积相类型及特征的研究，进而分析油气藏成藏基础条件，分析油气藏的类型、油气分布规律及油气富集的影响因素等，进一步运用盆地模拟技术及流体包裹体测试技术，划分油气藏成藏期次，建立油气藏成藏模型。研究区志留-泥盆系为滨浅海沉积环境，可划分出三种沉积相（滨岸相、潮坪相、三角洲相），十种沉积亚相及若干沉积微相；油气成藏基础条件分析表明：研究区泥盆系、志留系本身不发育厚层暗色泥岩，不具备生油条件，属于非生油层，油气来源为两套古生代海相烃源岩地层：寒武-奥陶系及石炭-二叠系。泥盆系储层砂岩的岩石类型主要为石英砂岩，其次为岩屑石英砂岩，岩石成分成熟度、结构成熟度高，孔隙类型以原生孔隙为主，其次为次生孔隙；志留系储层砂岩的岩石类型以石英砂岩、岩屑石英砂岩、岩屑砂岩为主，岩石成分成熟度、结构成熟度较泥盆系低，孔隙类型以次生溶蚀孔隙为主，原生孔隙发育程度较差。巴楚-麦盖提地区主要发育两套区域性盖层：一套为志留系上统依木干他乌组泥岩层，岩性以红色、棕红色泥岩为主，厚度稳定，分布广泛且连续，成岩程度高；另一套为巴楚组厚层泥岩，岩性以泥岩为主，夹膏泥岩、粉砂质泥岩，全区均有分布。通过借鉴前人总结的油气藏类型，结合研究区内失利井的分析，进而归纳总结本区志留-泥盆系油气的分布规律及油气富集的影响因素。巴楚-麦盖提地区已发现的油气田（藏）均位于斜坡上倾部位和隆起区上的局部构造带结合区，在分布上主要受长期发育的古隆起和古斜坡、构造带所控制；结合已有失利井的分析，归纳油气富集的影响因素：古隆起和古斜坡、断裂、不整合、圈源匹配关系和沉积相特征。运用盆地模拟技术进行研究区埋藏史、热史的恢复，结合流体包裹体技术，进行研究区油气藏成藏期次的划分：巴楚-麦盖提地区志留-泥盆系存在三期油气运移：第一期为268Ma-252Ma，为二叠纪末期，海西晚期大规模的构造运动，沟通寒武-奥陶系烃源岩，为此期油气的大规模运移提供通道。第二期为12.5Ma-7Ma，为新第三纪中期，本期包裹体均一温度范围为107.8℃-114.7℃，主要为高成熟油的运移为主；第三期为6Ma-2Ma，对应新第三纪末期-第四纪晚期，本期包裹体均一温度范围为130.8℃-137.7℃，主要为高成熟天然气的运移为主。综合以上研究，针对巴楚-麦盖提地区油气成藏机制和分布、富集特征，提出四种基本成藏模式：①断背斜油气成藏模式，该油气藏由单条或数条相向断裂控制的断背斜型圈闭组成，油气藏形状不规则，面积小，以断裂为主要的油气运移通道；②古构造残留油气成藏模式，该模式油气藏以研究区内早期形成的断裂为主要运移通道，油气沿断层向上运移至有效圈闭中，聚集形成古油气藏，经历喜山期构造运动，部分油气藏经历重新改造在原地或附近圈闭中保存下来，形成现今油气藏；③岩浆岩刺穿油气成藏模式，研究区内志留-泥盆系地层早期形成以背斜为主的圈闭，经历海西晚期强烈的岩浆岩侵入活动，部分背斜圈闭被重新改造，形成岩浆岩刺穿圈闭，在岩体与地层接触带形成接触变质带，作为侧向封堵油气运移的遮挡层；④后期天然气注入成藏模式，此种模式对应喜山晚期存在的高成熟天然气运移，赋存于断裂发育较少，砂体物性相对较好、展布规模大的地区。