鄂北什股壕地区上古生界陆源碎屑岩发育致密砂岩储层,并已经取得了较好的油气勘探突破。弄清该区沉积相特征及其演化规律,砂体空间分布及其主控因素,以及致密砂岩储层成岩演化及其空间分异特征,有望丰富该地区基础地质理论,并对该区储层预测及评价具有重要意义。本文以层序地层学、沉积学和储层地质学等理论为指导,在前人研究成果调研的基础上,充分利用钻井、录井、测井及三维地震等资料,尝试将三维地震资料古地貌和砂体刻画等方法手段应用到研究区沉积储层研究中,系统揭示了研究区P1s-P2x致密砂岩沉积、储层分异性及主控因素。综合相标志分析基础上,在研究区识别出辫状河三角洲-滨海平原沼泽相、辫状河三角洲相、辫状河相和曲流河相。并揭示,山1段主要发育辫状河三角洲-滨海平原沼泽相,可划分为分流河道和分流河道间微相,山2段发育辫状河三角洲平原亚相,下石盒子组盒1至盒3段表现出辫状河逐渐向曲流河演化,并且洪泛平原渐趋发育。通过井震结合,在地震地貌学和地震属性分析基础上,刻画了不同时期古地貌及各层段砂体展布特点,并探讨了古地貌控制下的砂体、沉积展布及演化特征。研究表明:物源主要来自北部和东北部及西北部,山1段早期,发育北西-南东向下切沟谷,地形起伏大,沉积相展布受沟谷限制性作用明显,下切沟谷构成砂体主要输送通道;山1段晚期,由于沉积物大量充填,地形渐趋填平补齐,沟谷限制性减弱,形成有利于煤炭堆积的地形条件,从而发育区域性稳定煤层;山2段总体继承了山1段的特征,地形趋于平缓,处于填平补齐阶段,早期河道砂体多期叠置,呈大面积片状分布,砂体摆动性增强,箱型砂体增加,中晚期物源供给能力减弱,河道砂体逐渐孤立,山2段时期早期辫状河三角洲平原辫状河道叠置、大面积发育,向上向逐渐消亡、萎缩和孤立化;下石盒子组总体地形平缓,河道摆动频繁,向上具有辫状河逐渐曲流化的特点。在沉积体系研究基础上,系统开展了各段致密砂岩储层综合研究,并探讨了储层主控因素,研究表明:山1段及盒1段物性总体好于盒2段和盒3段,其中有利储层具有随着填平补齐过程而逐渐向北迁移的特点。不同层段储层的岩矿特征和成岩作用具有差异性,山1段及盒1段具有成分成熟度略高、长石含量和早期胶结的方解石等可溶性物质含量略高等特点,与早期沉积物至关重要,奠定了储层形成的重要物质基础,与其对应形成了不同的成岩作用类型组合及成岩演化序列,盒3段胶结致密性较强,盒2段压实致密性较强,盒1段溶蚀作用略强。成岩作用对储层具有明显的控制作用,其中,压实和胶结作用在本区普遍发育,是导致储层致密的主要因素;而长石和方解石等矿物的溶蚀作用则是该区主要建设性成岩作用,盒1段-盒2段从下至上出现5个物性较好带,均具有长石、方解石和菱铁矿含量明显偏低,蚀变高岭石含量有所增加的特点,后期长石和方解石溶蚀所形成的次生孔隙和蚀变高岭石形成的晶间孔,以及出现的各种裂缝对储层物性起到了明显的改善作用。