柴达木盆地西部北区新近系为典型的咸化湖盆沉积,细粒沉积物沉积特征特殊,非均质性强,成烃与成储机制复杂,研究程度相对薄弱。本文利用大量岩芯样品,通过开展有机地球化学、X-衍射、孔渗、高压压汞、低温液氮吸附、薄片观察和扫描电镜等系列实验分析测试,对细粒沉积岩的沉积展布、岩性、矿物组成和储集性能进行了研究。结合自然演化剖面和热模拟实验分析了孔隙演化特征和控制因素,并利用分形理论和方法,研究了细粒沉积岩储层成岩特征及演化规律,优选了油气勘探的有利区。研究表明,柴西北区新近系盐度在纵横向上有较好的变化规律,早期沉积盐度较低而晚期沉积盐度较高,平面上沉积中心盐度较高。气候和沉积中心的迁移控制了沉积水体的盐度和沉积物的岩性特征。随着地层时代变新,研究区新近系细粒沉积岩中碳酸盐岩类和混合岩类增加,在湖盆沉积中心厚度增大,但孔隙度和渗透率降低。细粒沉积岩孔隙结构复杂,非均质性强,压汞曲线表现为前峰型(大于100nm孔隙发育)、后峰型(小于100nm孔隙优势明显)和多峰型三种类型。上干柴沟组细粒沉积岩介孔优势明显,孔隙非均质较弱,而上油砂山组和下油砂山组细粒沉积岩宏孔和介孔发育,孔隙结构复杂、非均质性强。新近系细粒沉积岩成岩早期胶结作用和压实作用均较强,导致该阶段孔隙体积较小,但孔径较大;中成岩阶段有机酸产生的溶蚀作用明显,盐类物质胶结作用可抵抗压实作用的进程,因而孔隙体积有所增加,孔隙平均孔隙增大;到晚成岩作用阶段,压实作用趋于减弱,但盐类矿物的胶结作用仍明显,会进一步破坏储层,此时有机质含量高的细粒沉积岩显示了发育较多有机质孔的优势。细粒沉积岩的盐度、矿物组成、有机碳含量和热成熟度是控制孔隙发育的主要因素,表现在T0C含量与介孔体积呈正相关,碳酸盐矿物含量与比表面积、宏孔体积、介孔体积、微孔体积均呈负相关;粘土矿物与比表面积、介孔体积、微孔体积呈正相关,与宏孔体积呈负相关;盐度是控制孔隙分布的最关键因素,低-较高盐度的细粒沉积岩中的微孔较复杂,超高盐度的细粒沉积岩中微孔相对简单。综合柴西北区新近系细粒沉积岩空间展布、盐度、T0C含量、成熟度和储集物性特征,优选出干柴沟—油泉子—南翼山地区为上干柴沟组细粒沉积岩油气富集有利区;油泉子—南翼山—开特米里克及大风山以西地区为下油砂山组细粒沉积岩油气富集有利区;南翼山—开特米里克地区以及大风山以西地区为上油砂山组细粒沉积岩油气富集有利区。