近年来古城地区奥陶系白云岩储层获得油气工业突破,成为塔东地区重要的勘探领域。由于前期勘探程度较低,钻井少,基础地质研究较弱,尤其是白云岩储集空间成因、成岩演化及有利白云岩储层发育规律等研究尚不深入,制约了古城地区的勘探进展。本文系统开展碳酸盐岩储层实验分析研究,将岩相学与地球化学相结合、储层微观测试与宏观分析相结合、储层发育与演化机理研究相结合,系统研究了古城地区下古生界白云岩储层的形成、演化和发育规律,取得了以下四方面创新成果和认识:建立了古城地区白云化作用的岩相学和地球化学识别标志,有效识别出四种白云化作用形成的六类白云石,分别为准同生期蒸发泵成因粉-微晶白云石、准同生期渗透回流成因粉-细晶它形白云石、浅埋藏成因粉-中晶较自形白云石、后期热液改造成因中-粗晶脏白云石、中-粗晶洁净白云石和鞍形白云石。中-粗晶白云岩次生溶蚀孔隙发育,是主要的储集岩。首次在研究区识别出三期热液地质作用。全面采用微区定点原位分析技术,建立了热液矿物组合、阴极发光颜色、白云石有序度、微量元素、稀土元素以及锶、碳氧同位素六方面对比标志,研究了三期热液地质作用机制及其对储集空间形成的影响。通过恢复三期热液流体性质、分析热液作用形成时期与沉积环境和构造的匹配关系,发现各期热液地质作用对储层发育和演化的影响程度不同,第I期钠长石化作用形成于奥陶系同沉积时期至成岩早期,对储层影响较弱;第Ⅱ、Ⅲ期热液作用对储层演化具有重要影响,第Ⅱ期热液作用形成于晚奥陶世,表现为下奥陶统白云化作用和寒武系早期白云岩溶蚀改造作用;第Ⅲ期热液作用形成于二叠世末海西晚期,以热液溶蚀作用为主要特征,是形成寒武-下奥陶统白云岩次生溶蚀缝孔洞型储层的关键作用。恢复研究区不同沉积构造背景不同成岩阶段储集空间形成演化史,白云岩储层的形成是白云化作用叠加热液溶蚀作用的结果,早成岩期白云化作用、第Ⅱ期热液溶蚀作用形成古油藏主要储集空间,晚成岩期第Ⅲ期热液溶蚀作用叠加改造形成气藏有效储层。系统解剖了不同地质时期不同类型储层的演化机制,进行了有利区评价,指出白云岩与断裂构造叠加部位是优质储层发育的有利区域。明确了鹰山组下段白云岩缝孔洞型储层、寒武统丘滩体白云岩溶蚀型储层是古城地区勘探的现实领域。