塔中地区是我国塔里木盆地油气勘探的重要探区和突破区。本文针对塔里木盆地塔中及柯坪巴楚地区的寒武-奥陶系层段,结合构造演化和沉积相分析,进行了大量的岩芯、薄片观察鉴定,研究了目的储层的储集空间类型。结果表明本地区碳酸盐岩储层的储集空间可分为孔、洞、缝3大类,进一步又划分为粒内孔、粒间孔、晶间孔、晶内孔、铸模孔、生物格架孔、孔洞、洞穴、构造缝、压实压溶缝和溶蚀缝11小类。溶洞与裂缝孔隙为最有效的储集空间。裂缝是渗滤的主要通道。储集空间极少为原生成因,绝大部分为次生成因。中-下奥陶统碳酸盐岩古岩溶储层是塔里木盆地的主要油气产层,地球化学信息可以帮助预测和评价储层性质。碳酸盐岩储层在形成过程中记录了原始沉积环境信息,成岩作用过程在一定程度上破坏了这些沉积环境地球化学信息的可靠性。通过岩石特征、岩石微相和沉积古地理综合分析,再结合利用碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素的分布特征和变化规律,可以帮助分析影响碳酸盐岩沉积环境和成岩作用的因素。研究结果表明:中下的奥陶统的碳酸盐岩的δ¹³C和δ¹⁸O值变化范围大,氧同位素值则明显负偏,而碳同位素组成与正常海相碳酸盐岩同位素相近,δ¹³C和δ¹⁸O值的变化趋势是一致的,结合岩石学特征分析表明,下奥陶统地层经历过很强的白云岩化作用。从寒武-奥陶系过渡带开始,到中奥陶统,白云岩化程度由强变弱,沉积相带由潮上蒸发相变为浅水开阔台地相。白云岩化类型也由潮上蒸发泵原生白云岩为主转变为混合水作用白云岩化类型,大气淡水的影响及不整合面暴露溶蚀作用对岩层的影响也随之增强,δ¹⁸O的值也随之降低。在早奥陶世的大部分时期,塔中地区保持了较长时期的稳定碳酸盐浅水开阔台地环境,相应的岩石类型和碳酸盐岩的δ¹³C和δ¹⁸O值都表现为比较稳定。而在T₇⁴界面之上的中上奥陶统岩层碳氧稳定同位素比值均又明显下降,证明中下奥陶统确实经历过一次短暂的抬升暴露和随后的大面积海水加深淹没事件。海水淹没时期,大量¹²C转到海水之中,使得海水中的δ¹³C也相对随之稀疏,相应的海水中沉淀出的碳酸盐岩的δ¹³C值相对较低。