塔里木盆地是中国最大的克拉通盆地，同时是世界上油气储藏条件良好、勘探程度较低的含油气盆地，被誉为“国家战略油库”。奥陶系碳酸盐岩地层作为主要烃源岩及勘探目的层之一，多年的勘探实践已在塔北和塔中地区取得了显著的勘探成效，而巴楚-麦盖提地区（以下简称“巴-麦地区”）的油气勘探起步虽早，但随着巴什托、亚松迪、鸟山和和田河等油气田的发现，显示出该地区巨大的勘探潜力。　　 因受资料限制，巴-麦地区的奥陶系沉积相及层序地层特征不仅研究程度较低，而且不同学者因研究范围及采用的层序地层理论学派不同，导致对该地区奥陶系层序地层特征认识差异较大，迄今还未建立比较认可的、贯穿全区的层序划分方案。同时对该地区沉积相类型及平面展布、充填演化和储集体分布特征研究也较薄弱。这在一定程度上制约了对本地区奥陶系有利勘探区带和油气富集规律的进一步认识。　　 本文将在巴-麦地区构造背景研究的基础上，以海相碳酸盐岩层序地层学和沉积学理论为指导，基于40余口钻井和测井资料、岩芯和薄片资料、332条区域骨干地震剖面以及大量分析化验等资料，建立巴-麦地区奥陶系三级层序划分和界面识别的依据与方案，通过井震约束、连井对比和地震相解释，搭建巴-麦地区奥陶系统一的、可供对比的等时地层格架，分析了各层序的结构和空间展布，并根据各三级层序沉积相特征进行了沉积相平面制图。最后，以前人对巴-麦地区奥陶系碳酸盐岩储层的控制因素研究成果为基础，开展了工区潜在有利区带预测，从而为工区奥陶系下一步的油气勘探部署提供决策依据。　　 通过上述系统研究，本论文获得以下主要成果性认识:　　 (1)工区自下而上识别出T80、T74a2、T74a1、T74、T72、T70等6个层序界面，据此划分为5个三级层序:O-SQ1、O-SQ2、O-SQ3、O-SQ6和O-SQ7。区域上奥陶系一间房组和恰尔巴克组可分别划分为一个三级层序，但巴-麦地区缺失一间房组和恰尔巴克组，因此，O-SQ4和O-SQ5在工区普遍不见。　　 巴-麦地区奥陶系总体位于台地相区，层序界面多为构造不整合面，保存完整的下-中奥陶统内部的层序界面是沉积旋回转换面，上奥陶世内部的层序界面是构造剥蚀面。钻井揭示出各层序的海侵和高位体系域，各层序普遍缺失低位体系域。SQ1、SQ2在全区分布较完整，其它层序均遭到不同程度的剥蚀。　　 (2)沉积相分析结果表明，SQ1和SQ2主要发育局限碳酸盐岩台地相厚层白云岩、灰质白云岩和白云质灰岩，与下伏寒武系下丘里塔格组呈整合接触。SQ3主要发育局限-开阔台地相。加里东中期Ⅰ幕构造运动使得SQ4、SQ5层序遭受剥蚀，在巴-麦地区无保留。此后海平面上升，巴-麦地区广泛发育开阔台地相和台缘斜坡相，沉积了SQ6的深灰色泥晶灰岩、泥质灰岩、内碎屑颗粒灰岩等，包括有丘、滩等有利碳酸盐岩储层发育相带，该层序受加里东中期Ⅱ幕构造运动影响，在巴楚隆起西段和麦盖提斜坡东段部分区域被剥蚀殆尽。SQ7沉积期，塔里木盆地进入海陆过渡时期，研究区主要是混积潮坪沉积，加里东中期Ⅲ幕运动造成SQ7甚至以下层序抬升剥蚀。加里东晚期以及海西早期运动也对巴-麦地区奥陶系改造和残留起了重要作用。　　 (3)碳酸盐岩储层的控制因素主要为沉积相（岩性）、不整合面（近地表岩溶）、构造裂缝和埋藏岩溶等因素。巴-麦地区奥陶系有利储集相带主要分布于各种岩溶作用强烈及高能沉积亚相发育的局限台地相、开阔台地相和台地边缘相。垂向上主要发育于SQ2-SQ6层序的碳酸盐岩地层。本研究认为，有利储集体主要分布在麦盖提斜坡南段、玛南地区、巴楚隆起西段的古岩溶发育带以及各层序的高能沉积相带。