位于鄂尔多斯盆地伊盟隆起与陕北斜坡过渡带的巴汉淖地区,上古生界储层蕴含着丰富的天然气资源,是苏里格气田重要的产能接替区块。论文针对巴汉淖地区储层物性差、非均质性强、产能低、稳产困难的实际问题,以上古生界本溪组—盒8段研究较薄弱的致密砂岩为对象,开展储层岩石学特征、孔喉结构特征、成岩作用、物性和储层非均质性研究,实现了从微观到宏观的储层精细描述,总结出致密砂岩成因和优质储层的主控因素,最后结合生产需要对目的层进行多指标的储层综合分类与评价。晚古生代,随着陆表海的向南退去,巴汉淖地区发育了大面积的陆相沉积建造,山西组与下石盒子组充填了数条由北向南的曲流河及辫状河碎屑沉积。这些河流砂体厚度大,连通性好,多为分选磨圆较差的中—粗粒岩屑砂岩和岩屑石英砂岩,其成分成熟度和结构成熟度与下部本溪组、太原组海陆过渡相地层有较大差异。通过镜下观察,目的层砂岩各类胶结物含量高,伊利石、高岭石等粘土矿物平均含量在6.64%～12.55%之间,加上硅质和碳酸盐矿物的胶结作用,上古生界储层残余粒间孔几乎都被胶结物充填,仅在山23气层组及盒8上亚段有较多量的保存,而其余层位孔隙类型以溶孔和晶间孔为主,与片状、管束状喉道组合成中大孔—微细喉的结构特征。恒速压汞实验证明喉道半径对砂岩的渗透率影响最大,成为制约储集性能的重要参数。巴汉淖地区上古生界本溪组—下石盒子组砂岩经历了漫长的成岩演化,大多处于中成岩B期,局部为中成岩A期。目的层段砂岩遭受压实压溶、胶结交代以及溶蚀作用的改造,储层物性发生了很大变化,除本溪组以外各层平均孔隙度在5.38%～8.66%之间,平均渗透率在(0.23-1.74)×10-3μm2之间,具有典型的低孔特低渗和中等偏强的非均质特征。根据岩石颗粒、胶结物、孔隙结构、成岩作用等综合特征,在研究区识别出5类成岩相,其中石英弱加大粒间孔相和高岭石晶间孔溶蚀相物性条件较好,而伊利石胶结交代微孔相、碳酸盐矿物胶结相和压实压溶致密相孔渗条件依次变差。经过多方面综合分析,沉积、成岩和构造作用是上古生界储层致密化的主要原因,而石英含量的高低、粒度的粗细以及优势沉积微相和成岩相带的发育成为决定储层优劣的重要因素。参照各类研究成果和实验参数将巴汉淖上古生界致密砂岩储层由好到差分为4类,其中Ⅰ、Ⅱ类较优质储层主要发育在山23、盒8下2与山12气层组,而其余层位Ⅲ、Ⅳ类储层大面积展布,储集性能较差。