受加里东运动影响,晚奥陶世华北地台整体抬升,经历了长达140Ma的风化剥蚀,鄂尔多斯地区奥陶系广泛发育风化壳储层。风化壳的勘探开发主要集中在盆地中部的靖边地区及大牛地地区,杭锦旗地区靠近盆地北部的伊盟隆起,地层剥蚀厚度大,风化壳开壳层位低,勘探程度较低。近年来在杭锦旗地区马四段灰岩地层中钻遇洞穴型气藏,获得了工业气流,显示了良好的勘探潜力。目前杭锦旗地区奥陶系风化壳缺乏系统的地质综合研究,地层、沉积相及古地貌的展布情况不明,储层发育规律和气水分布规律掌握不甚清晰。本文利用岩芯资料、测录井资料并借助相关地震资料分析方法,对奥陶系风化壳储层的地层特征、沉积演化、古地貌展布、储层发育特征,气藏分布模式进行了研究,最终进行有利区预测。结果表明:(1)杭锦旗地区风化壳自南向北出露马四段、马三段、中元古界和太古界基底。马三段为潮坪边缘相沉积(潮上坪-高潮坪沉积),马四段为潮下开阔海沉积(潮下灰坪),马四段上部地层在加里东运动中被剥蚀。(2)通过分析马四段厚度、不整合面上覆太原组厚度、压实校正后太原组厚度并结合不整合面之上的地震相特征,划分出5个三级古地貌单元,综合刻画了前石炭世的古地貌。前石炭世研究区总体北西高,南东低,东西方向上谷-脊相间,发育5条冲沟和4条山脊。(3)风化壳的储层类型主要是马四段灰岩的孔洞型及洞穴型储层。孔洞型储层主要发育在马四段表层6m范围内,一般为泥质充填。洞穴型储层分布在马四段内部,受3期潜水面控制,3层洞穴叠置,分别位于基准面之下60-80m、85-105m、约120m处。在古地貌山谷中,上层的洞穴被剥蚀钻遇率低。(4)洞穴内部结构自下而上可分为洞底垮塌相、洞穴沉积物充填相、洞穴未充填相和洞穴顶板相。地震相干属性分析表明洞穴在平面上显示为弯曲辫状,部分地区发育封闭的落水洞。(5)风化壳马四段表层的孔洞型储层,在泥岩封堵基础上发育上倾尖灭岩性气藏。风化壳马四段内部则发育孤立的洞穴型气藏。根据洞穴发育,泥岩封堵,远离断裂带等原则在洞穴平面分布规律的基础上划分了五个有利区。