柴达木盆地西部历经60多年的油气勘探,发现并证实了古近系-新近系含油气系统。尽管柴达木盆地西南部至西北部的地质构造是连续的,但是已发现的大型油田主要分布柴达木盆地西南部的三角洲沉积体系中,在柴达木盆地西北部（简称柴西北）仅探明了部分中小型油气田。柴西北区油气勘探潜力大,有望成为未来重要的油气生产接替区。目前烃源岩热演化史、主力烃源岩、主要生烃期、主要生烃中心和运聚方向以及油气成藏主控因素仍不明确,缺乏对含油气系统的深入研究,制约了该地区油气勘探进程。为此,本文根据野外地质调查、地震、测井以及分析测试资料建立了柴西北区三维地质模型,并结合盆地与含油气系统模拟技术重建了柴西北区含油气系统评价的关键要素和过程,包括:埋藏史、潜在烃源岩的成熟史、生烃史、油气运聚史和油气成藏主控因素。柴西北区地质模型覆盖了自古近系路乐河组至第四系七个泉组8套地层。研究区经历了三个剥蚀阶段:喜马拉雅中期运动（中新世初期）、喜马拉雅晚期运动（上新世末期）与新构造运动（更新世末期）。采用地层趋势延伸法、声波时差法、镜质体反射率法以及Easy%Ro最优化方法恢复了新近纪和第四纪沉积物的剥蚀厚度。模拟结果表明:（1）柴西北区包含了4种埋藏史类型:多次剥蚀型、晚期弱剥蚀型、晚期中等剥蚀型和晚期强剥蚀型。（2）主力烃源岩层E3~2和N1分别在N2~1和N2~2沉积过程中进入成熟期,并且分别在N2~2和N2~3沉积过程中达到高成熟期;N2~1烃源岩在N2~3沉积过程中进入早期油窗,目前仍处于低成熟至成熟阶段。（3）E3~2与N1为主要生油和生气岩层,N2~1-N2~3沉积时期为主要生油时期,N2~3沉积时期为主要生气时期。（4）在N2~1沉积时期,具古构造雏形地区（如南翼山、油泉子等）发生了石油充注;在N2~2沉积过程中,油墩子、开特米里克等地区开始油气充注;从N2~3-Q1+2沉积时期,油气开始向外围构造圈闭充注。油气主要在生烃凹陷附近聚集,生烃凹陷周缘的构造圈闭是有利的运移指向区。根据油气成藏条件综合分析与典型油气藏解剖,总结出了柴西北区油气成藏的主控因素:有效烃源岩与生烃凹陷展布控制了油气藏的形成与分布;主力烃源岩的热演化程度控制了油气的平面和纵向差异分布;古构造雏形或古斜坡背景控制油气规模富集;断层-裂缝组合控制了油气的垂向高效运移;晚期构造运动强度控制了油气藏的形成和保存条件。综合研究成果选取小梁山—南翼山—大风山构造带、油泉子—黄瓜峁—开特米里克—油墩子构造带为下一步有利的勘探区带。