川西坳陷北段油气勘探具有复杂性、长期性和曲折性特征,是四川盆地油气勘探历史最为悠久的地区之一。川西坳陷北段深层是四川盆地海相油气勘探继川中安岳气田开发投产后的下一个油气重要战略接替区,研究意义十分重要。晚三叠世以来龙门山的隆升与川西前陆盆地的沉降使川西坳陷北段三叠系以深的海相地层具有深埋藏和/或强隆升和/或强改造特征。复杂地质构造背景与深层特性是川西坳陷北段海相油气勘探的关键地质属性。本论文依据地质、地震资料,利用地球化学方法,以早寒武世绵阳-长宁拉张槽与天井山古隆起构造演化研究为基础,完成川西坳陷北段海相油气地质特征分析。对比前陆扩展变形带古油藏成藏破坏序列,揭示川西坳陷北段深层海相油气成藏过程。研究表明:(1)川西坳陷北段早古生代存在绵阳-长宁拉张槽与天井山古隆起两个重要构造单元。早寒武世“绵阳-长宁”拉张槽北段构造特征解析表明川西坳陷北段处于“绵阳-长宁”拉张槽北段中心,是寒武系麦地坪组-筇竹寺组黑色富有机质泥页岩的沉积中心,发育厚度近500m的下寒武统海相碎屑岩地层。寒武纪-奥陶纪之交的构造运动在川西坳陷北段有显著表现,反映为天井山古隆起的形成,是早古生代构造-沉积性质由拉张转向挤压的重要节点;(2)现今川西坳陷北段具有强隆升-深埋藏复杂地质构造背景,并具有相应的分带特性。马角坝断裂是龙门山冲断带北段与川西坳陷北段的分界断裂。(1)号隐伏断裂(灌县-安县断裂)将川西坳陷北段分为北西侧的前陆扩展变形带与南东侧的川西梓潼-剑阁坳陷。构造-埋藏演化史解析表明,前陆扩展变形带晚三叠世后具有典型的中埋藏-强隆升-强变形特征,而川西梓潼-剑阁坳陷主体则具有深埋藏-弱隆升-弱变形特征;(3)根据川西坳陷北段烃源岩展布特征与有机地化指标参数,下寒武统麦地坪组-筇竹寺组是区域深层海相最佳烃源岩。露头及岩心分析表明,川西坳陷北段震旦系-二叠系储集层以白云岩为主。灯影组灯四段、灯二段与栖霞组栖二段因适时的原油充注以及相对稳定的构造环境,使之成为川西坳陷北段深层最佳储集层系。川西坳陷北段具有以断裂-不整合面为核心的垂侧向复合输导系统。川西坳陷北段所具有的深层特性与油裂解后形成的超压特性使川西坳陷北段存在良好的初始静态保存条件,表现为以中下三叠统膏盐岩、下寒武统海相碎屑岩以及上三叠统-侏罗系巨厚陆相碎屑岩为核心的多级封盖特征。(1)号隐伏断裂前缘的双鱼石地区具有良好的油气保存条件;(4)川西坳陷北段古油藏油源示踪首次将灯影组储层沥青纳入比对范畴。天井山构造带及米仓山前缘灯影组储层沥青、寒武系固体沥青脉与稠油油苗、泥盆系平驿铺组稠油、观雾山组储层沥青、栖霞组-茅口组油苗、飞仙关组油苗与侏罗系油砂等不同层系不同相态古油藏有机碳同位素与生物标志化合物指标精细示踪明确古油藏系统均是以下寒武统富有机质黑色泥页岩做为最主要母源,而上二叠统大隆组仅具有微弱补充。“天井山古隆起古油藏系统”的建立与拉张槽(绵阳-长宁)-古隆起(天井山)优势成藏组合对油气的早期聚集效应具有高度耦合关系;(5)川西坳陷北段海相油气具有多样多期成藏特征。川西坳陷北段具有以下寒武统为主的多源供烃、以断裂-不整合面为主的复合输导和以中下三叠统为主的多级封盖等地质特性。根据相应的生储盖组合划分、油源判别与构造期次梳理结果,地质-地球化学成藏模式表明川西坳陷北段深层多样多样多期成藏特征可分为“原生油藏→原生气藏”与“次生油藏→原生气藏”两类。川西坳陷北段深层海相油气有利区分布具有典型的受拉张槽-古隆起和盆山结构联合-复合作用控制。川西坳陷北段主体构造晚期调整微弱,除深层双鱼石-射箭河潜伏构造带中二叠统栖霞组外,绵阳-长宁拉张槽北段东侧下伏灯影组优质储层与下寒武统优质烃源岩具有与川中高石梯-磨溪地区相似的构造-沉积特征,具有形成大型原生气藏的极佳成藏条件。