塔里木盆地柯探1井和轮探1井相继在下寒武统吾松格尔组获得高产工业油气流，突破了整体富泥的传统层系评价定位，但目前对吾松格尔组岩相古地理研究几乎为空白，制约了有利储集相带评价与预测。综合利用阿克苏地区露头资料、录井岩屑、C/O同位素曲线、测井及地震资料，分析了塔里木盆地吾松格尔组沉积期古地理格局、沉积环境及储层分布。结果表明：①吾松格尔组沉积期沉积充填序列及地层分布受塔南、乌恰及温宿三大台内古隆和边缘凹陷控制。古隆起区吾松格尔组超覆沉积，厚度薄，发育混积潮坪、弱镶边台地相；边缘凹陷地层齐全、厚度大，发育深水盆地相和局限潟湖相。②吾松格尔组沉积序列总体表现为一个完整的“海侵—海退”沉积旋回，轮南至古城地区超覆发育塔里木盆地寒武系第一套弱镶边型台地边缘，联合控制沉积期混积潮坪—局限台地的发育。③吾松格尔组发育台缘丘滩、礁后滩及潮上—潮间带薄层台内滩3类白云岩储集层，分布面积大。其中，主要发育于轮南—古城地区的台缘丘滩和礁后滩白云岩储层品质较高，预测面积达12 070 km2。以储集层预测为基础，评价认为轮南—古城地区与上覆膏盐岩盖层构成新的一套有利储盖组合且轮探1井已获突破，是下一步重点探索的有利区带。
塔里木盆地库车坳陷油气资源埋藏深度大，储层非均质性强、井间产能差异大。现今地应力对储层品质具有重要影响和控制，但当前研究方法存在不足。为了革新储层评价的理论认识与技术方法，从地应力角度出发，基于岩石测试和测井数据，结合区域演化和构造变形综合分析，开展系统的地质力学研究，并提出了量化表征应力集中的参数，实现有利区带的优选。结果表明：①现今地应力及其控制下的裂缝渗透性是决定超深层产能的重要因素，低应力和裂缝活动性好的位置是有利优选区，要避免以井壁连续崩落为特征的局部应力集中区这类不利位置；②“强应力”由地应力和岩石强度之间“博弈”导致，根据二者平衡关系确定的应力集中参数有效表征了“强应力”的分布，将地应力影响下的相关参数纳入储层品质评价提高了储层分级的精度；③宜充分利用大斜度井有多穿有利区、多垂直穿裂缝的多重优势，解决复杂问题，提高勘探开发效率。
塔里木盆地乌什—温宿地区具有良好的勘探前景，然而该区油源认识及成藏演化多年来一直存在争议，制约着该区区带评价和有利目标优选。通过生物标志化合物和碳同位素等参数精细对比，明确研究区油砂抽提物及少部分原油与三叠系黄山街组烃源岩具有良好亲缘关系；大部分原油表现出三叠系和侏罗系烃源岩混源特征，全油碳同位素特征反映其以三叠系来源为主。烃源岩评价及热演化程度与油气成熟度的对比表明，凹陷内烃源岩发育差，现今处于低成熟演化阶段，而该区油气均为成熟油气，故凹陷内烃源岩对该区油气生成并无贡献；凹陷周缘的阿瓦特地区烃源岩发育较好，现今处于成熟—过成熟演化阶段，研究区油气应是从阿瓦特地区远源运聚成藏。综合烃源岩埋藏史、流体包裹体、单井热演化史以及区域构造演化分析表明，乌参1凝析气藏、神木1油藏晚中新世—早上新世形成早期油藏，上新世晚期乌参1凝析气藏受大量天然气充注改造为现今凝析气藏，而神木1油藏因构造差异未受天然气改造，依然保持为油藏。温宿凸起因封盖条件较差，油藏遭受严重生物降解，形成稠油油藏。
针对塔里木盆地塔中Ⅲ区奥陶系多相态油气藏共存的现象，通过对原油物理性质、天然气组分特征及油藏分子地球化学参数的研究发现：塔中Ⅲ区奥陶系存在凝析气藏、挥发性油藏、轻质油藏3种油气藏，原油为成熟—高成熟油，天然气为寒武系盐下古油藏裂解气与奥陶系原油溶解气的混合气。原油物理性质、天然气干燥系数、碳同位素、气油比、硫化氢含量等参数自东北至西南方向具有减小趋势。奥陶系多相态油气藏流体来源相似，轻质原油及挥发油成熟度与油藏埋深具有一定的线性关系，揭示该区存在侧向和垂向油气充注的方式。利用高精度三维地震剖面恢复了塔中Ⅲ区不同时期奥陶系油气藏的形成及其演化过程，认为底部烃源岩的热演化差异、油气的多源多期混合充注和走滑断裂的垂向疏导是造成塔中Ⅲ区多相态油气藏共存的重要原因。塔中Ⅲ区超深层勘探仍具有巨大潜力，其中塔中Ⅰ号断裂带附近及北部坳陷强气侵地区深层气藏大规模存在，中部弱气侵区深部存在挥发性油藏及气藏；西南部未气侵区深层仍可发育轻质油藏。
塔里木盆地寒武系盐下超深层领域资源量巨大，震旦系是该领域风险勘探的重要层系之一，虽然早些年该层系内尚未取得较大突破，但当前深层震旦系的勘探已经初现成效，进一步突破值得期望，其中储层特征、品质和规模认识不深是制约下一步勘探的重要因素之一。研究以塔里木盆地西北缘阿克苏地区柯坪露头区为例，在对震旦系奇格布拉克组进行精细解剖的基础上，系统地开展了330个样品的铸体薄片分析和6个样品的氩离子抛光—扫描电镜分析，同时优选4个典型微生物白云岩储层样品，开展了基于工业CT的储层三维微观孔喉结构表征。结果表明：①奇格布拉克组微生物白云岩储层主要发育粒间（溶）孔、粒内（溶）孔、晶间（溶）孔、微生物格架孔、溶蚀孔洞和溶缝，其中泡沫绵层石白云岩和黏结颗粒白云岩的孔洞最发育，储层孔隙的发育与岩相具有明显的相关性；②奇格布拉克组微生物白云岩储层为具有中高孔、中低渗特征的孔隙—孔洞型储层，平均孔隙度为3.3%，最大孔隙度为19.6%，优质储层厚度约为53.7 m（孔隙度≥2.5%），储地比约为0.31，具有一定规模；③微孔隙（孔径≤10 μm）在不同类型微生物白云岩中普遍发育，对提高储层的储集性能具有重要意义，初步推断其形成主要与微生物早期热解作用有关，热解形成的有机酸和CO2对碳酸盐矿物溶蚀和初始孔隙的保存起到了重要作用。研究成果为塔里木盆地寒武系盐下超深层领域勘探提供了可靠依据。
在含油气盆地演化史研究中，油气运移是一个复杂的过程，由于遗留下的踪迹较少，难以对其进行模拟，又涉及多个学科，因此油气运移路径示踪一直是油气成藏研究中的难题。油气运聚成藏定位技术，即对油气运移的示踪以及聚集空间分布的预测，是研究油气从生烃、运移、聚集及保存等一系列过程中非常关键的技术，无论是对优选勘探目标、重建油气藏形成演化过程、预测油气富集区，还是对丰富与深化油气成藏理论都具有非常重要的实践意义和理论意义。近年来国内外学者在油气运移方面投入了大量研究工作，取得了丰硕的成果，但是其中部分示踪方法的研究仍是石油地质研究中的薄弱环节，有待进一步探索。基于前人的一些主要成果，对油气成藏定位进行系统梳理和综述，认为油气成藏定位主要经历2个阶段，从定性描述阶段发展到定量刻画阶段，并尝试将油气运移示踪的方法分为4个大类。
中国页岩气资源丰富，主要分布在人口密集的南方海相碳酸盐岩分布区，地质地表条件复杂，生态环境脆弱，水资源匮乏或分布不均，大规模压裂开采存在很高水资源利用压力和严重水环境污染风险。综合分析页岩气压裂返排液/采出水的氢、氧、硼、锂、锶等传统与非传统稳定同位素地球化学特征显示：四川盆地返排液/采出水的氢氧同位素与寒武系、二叠系和三叠系的须家河组、嘉陵江组、雷口坡组常规井采出水演化趋势相近，与震旦系常规井采出水不同，表明四川盆地返排液/采出水为压裂注入液与滞留在志留系页岩中的地层卤水的混合产物，其高盐度端元化学组成更接近寒武系地层卤水，但其δ11B值要高于后者。四川盆地页岩气压裂返排液/采出水δ11B值与美国Marcellus的相近，都与蒸发相海水有关，与盆地内不同层系常规井采出水有一定的重合，无法进行精确区分，但其δ11B和B/Cl值与河水和非海相的柴达木盆地页岩气井返排液/采出水能够明显区分。四川盆地页岩气压裂返排液/采出水δ7Li值稍高于美国Marcellus的，与长江水的δ7Li值有一定重合。威远页岩气示范区返排液/采出水87Sr/86Sr均值为0.719 7，长宁示范区则为0.719 3，远高于不同层系常规井采出水的87Sr/86Sr值，这是因为志留系页岩受到陆源硅质沉积物和下伏富Sr流体的影响，导致四川盆地南部志留系地层实测87Sr/86Sr值偏高，这使得87Sr/86Sr值成为鉴别四川盆地页岩气压裂返排液/采出水与常规气井采出水和浅层地下水的有效指标。
氩同位素组成分析在油气成烃成藏地质地球化学研究中获得了广泛的应用。国际上通常采用空气作为氩同位素组成分析的参考气体，因此对空气氩同位素组成的定值研究也一直在进行。但对海拔高度是否影响氩同位素组成还不是很清楚，所以采集了不同海拔（38~5 049 m）不同地点的空气样品，用静态真空稀有气体质谱计测量其氩同位素组成。通过多次进样纯化、分离、仪器检测和对结果取平均值的方法，以获得高精度的数据。研究表明，不同地点空气的氩同位素组成有差异，不随海拔高度而单调变化，空气样品的40Ar/36Ar值和38Ar/36Ar值90%的数据分别在298.675±0.995之间和0.189 75±0.002 45之间，变化范围很小。考虑到天然气40Ar/36Ar值变化范围大，测量不确定性影响因素多，海拔和采样地点因素导致的空气氩同位素组成测量误差对油气成烃成藏研究的影响可以忽略。当天然气40Ar/36Ar值较低时，文中给出了空气干扰的校正公式。
南海神狐海域是中国最重要的天然气水合物（以下称为水合物）调查研究区之一，为了解水合物赋存沉积体系中有机质的特征和对下一步的开发提供理论支持，对神狐海域W01B、W02B和W03B共3个站位的沉积物样品进行TOC、碳氮含量和可溶有机质的色谱—质谱分析。研究表明：物源指标结果显示W01B和W02B站位有着相似的垂向物源特征，在水合物赋存层位有陆源物质增多的现象；W03B站位则表现为随深度变浅，海源物质贡献增多；陆坡峡谷迁移体系的不对称剥削与横向沉积被认为是造成物源组成差异的重要原因。在分析不同物源指标时发现沉积物有机质遭受了不同程度的生物降解作用，并优先改变了正构烷烃的分布特征。进一步研究表明W01B和W02B站位生物降解作用更为明显，并且在水合物层位最为强烈，各项微生物降解指标都同步增大，与水合物垂向分布一致，都具有类似三角形分布的趋势，并且代表产甲烷菌的特征化合物——角鲨烷的增多，表明微生物降解作用与产甲烷作用在水合物层位内是同步进行的，为水合物中生物气的来源提供了充足保障。
为研究吉木萨尔页岩油甜点储层中烃类可流动性影响因素，采用场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、纳米CT、高压压汞法与氮气吸附联合分析、核磁共振分析等实验技术，对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油微纳米孔隙及烃类赋存特征进行分析。结果表明：页岩油储层各类岩性的孔隙分布存在较大差异，以长石岩屑粉细砂岩最好，大于300 nm 孔隙占比74.1%，主体为粒间（溶）孔和粒内溶孔，云质粉砂岩受白云石和（含）铁白云石改造较为强烈，孔隙分布均质性相对较好。烃类在微纳米孔隙中的赋存具有较强的分异性。荧光波长600~800 nm 的重质组分在半径300 nm 以上的孔隙中呈薄膜状附着于矿物、孔隙表面，300 nm 以下的孔隙呈充填状；荧光波长490~600 nm 的中质组分赋存于300 nm 以上孔隙中央；孔隙水含量较少，赋存于300 nm 以上孔隙中央，被中质组分包裹。页岩油可流动性受储层孔隙结构、烃类赋存特征综合影响。由于孔隙、喉道狭小，渗流能力弱，甜点储层油、水相对渗透率曲线形态呈现出“微弓型”特征，油、水两相流动范围较宽，共渗点饱和度较低。甜点体岩性含油饱和度高，可动流体饱和度均值为26.4%，孔喉动用下限为50 nm。300 nm 以上孔喉中烃类易动用，是当前产能主要贡献体系，采出原油主要为300 nm以上“大孔”中易流动的中质油。50~300 nm 孔喉中的重质油较难动用，是未来提高采收率的关键。整体来看，云质粉砂岩由于含油程度高，孔隙结构均质，是最有利的储层。研究结果对于吉木萨尔凹陷页岩油高效开发具有重要的指导意义。
甜点储层是页岩油勘探开发的关键与核心，针对其主控因素及形成机理，利用岩心观察与铸体薄片鉴定、扫描电镜分析、物性测试等方法，结合录井、测井等资料，对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油甜点储层进行了剖析与研究。结果表明：微米孔隙是页岩油甜点储层的必备条件，依其产状和组合，甜点储层可分为孤立溶孔型、连续溶孔型和混合连续孔型3种类型，不同类型储层物性特征差异明显；微米孔隙主要为次生溶孔，其形成机理是有机酸源内溶蚀作用，与源外常规油气储层溶蚀作用具有明显不同的动力机制，为幕式超压充注溶蚀；CO2分压和碎屑颗粒产状对源内溶蚀作用具有重要控制作用，前者控制矿物的溶蚀，后者控制甜点储层的类型。源内溶蚀作用的提出，为页岩油甜点储层成因提供了新模式。
为考察随地层温度和压力变化，页岩气吸附性质变化规律，采用分子模拟技术，构建黏土矿物—干酪根复合分子模型，揭示在温度压力耦合作用下页岩气吸附特征及微观机理。研究结果显示，页岩气在干酪根、干酪根—伊利石复合模型、伊利石狭缝孔吸附能力依次降低，且均为较弱的物理吸附；页岩气在狭缝孔中的吸附量随着地质埋深的增加而增加，但当狭缝孔道被水分子占据后页岩气吸附量不再呈现出明显的增加趋势；在压力较低的情况下，气体的吸附能力由压力决定，在压力较高的情况下，气体的吸附能力由温度控制，在超高压且含水率较高的条件下，页岩气会以溶解气的方式赋存于含水页岩之中。模拟结果进一步表明，页岩气在干酪根—伊利石复合模型中的吸附主要以游离气为主，吸附气次之，其中吸附气含量占比达20.55% ~ 38.82%。研究结果对分析随地层演化页岩气吸附性质变化规律及含气性预测具有一定的实践意义。
近年来随着国家油气需求进一步增加，致密储层逐渐成为研究热点，川东地区凉高山组是典型的致密砂岩储层，具有层系多、河道规模大、砂体厚、生储组合好和烃源丰富等优点，具有较好的勘探前景，但也存在储层岩性致密、孔渗低、勘探程度低等难题。针对这些问题，从地震地质资料入手，详细分析凉高山组纵横向砂岩储层地震地质特征。研究发现：优势砂体发育在凉高山组中上部，中下部烃源岩发育好，水下分流河道及河口坝为主要储集体，河道宽度大，河道沙坝呈块状非连续性分布，油气保存条件较好。储层甜点区受相带控制特征明显，远离通天断层的向斜区、河道中沙坝、裂缝发育区为最有利的勘探区域。
近年来，塔里木盆地新元古界—寒武系深层成为风险勘探和地质研究关注的焦点和热点。由于盆地8 000 m以深深层地震资料品质差，地层展布及厚度、断裂分布等认识不清楚，制约了对深层勘探领域的评价。以塔里木盆地内的重力数据、磁力数据以及大地电磁数据为基础，结合地表露头、钻井、地震等资料，建立了耦合地震约束信息的重磁电三维联合反演方法，实现了对塔里木盆地深部6~10 km储层的物性结构进行准确刻画；解决了盆地深部古老地层的残余厚度展布、深大断裂发育情况以及盆地不同区块现今地温梯度差异大等地质问题，为塔里木盆地下一步深层勘探提供方向。研究认为：塔里木盆地震旦系—南华系具有相对低—中阻、弱—中等磁性和低密度的物性特征，地层残留厚度主要分布在盆地东北、西南2个方向，其残留厚度范围为500~4 500 m，与目前地震资料预测的厚度相吻合；盆地基底主要发育北东东向、北西向、近东西向3个方向的深大断裂，其控制了盆地“四隆五坳”构造格局和震旦系—南华系残留地层分布；塔里木盆地不同块体地温梯度的差异性与磁性层底（居里面）深度密切相关，同为隆起区，古城地区磁性层底埋深相对于塔中、塔北较浅，但其地温梯度最高。
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