鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系马五段主要以碳酸盐岩为主,以1989年在陕参1井马五段获得高产气流为标志,现已发现靖边大型气田。马五段碳酸盐岩储层形成时代老,经历了多期复杂的成岩演化,储层非均质强,气、水分布规律复杂,成藏过程研究有待深化。已发现的靖边气田主要位于岩溶潜台,其西北侧是目前增储上产的重点地区。因此开展该地区沉积相、古地貌古岩溶特征、储层特征,结合气、水分布规律及包裹体流体示踪研究探讨下古生界天然气成藏过程,对马五段碳酸盐岩勘探、开发具有重要的理论意义和应用价值。利用测井、录井、岩心观察等基础资料,结合铸体薄片、扫描电镜、阴极发光等分析手段,对研究区沉积相、古地貌和古岩溶特征进行了研究;根据压汞、气水相渗、核磁共振、主微量元素、稀土元素、Sr和C/O同位素等实验数据综合研究了储层的特征,并对储层进行了综合评价；基于试气数据和地层水分析数据,总结了气、水分布的控制因素,以流体包裹体分析为基础,结合天然气成藏条件分析,探讨天然气成藏规律。研究认为,马五段沉积环境为潮上带-潮问带沉积,发育5种沉积微相,水体主要从北东东、南西及南东方向侵入。西北部为岩溶高地,局部发育残丘及洼地,中东部为岩溶斜坡,发育缓丘、浅洼和近东西向展布的5条古沟槽。储层经历了同生期岩溶、表生期岩溶和埋藏期岩溶,岩溶高地上的残丘、岩溶斜坡中的缓丘及沟槽两侧部位为有利岩溶储层发育地区。储层岩石类型以白云岩为主,含裂缝、孔洞的物性比基质物性好,胶结充填作用,溶蚀作用对储层物性改造较大。马五1亚段中白云石+石英+高岭石胶结-溶孔相、马五2亚段中白云石+石英+方解石胶结-溶孔相以及马五4’亚段中白云石+石英+高岭石胶结-溶孔相的物性最好。发育溶孔-晶间(溶)孔复合型(Ⅰ类)、晶间(溶)孔-裂缝型(Ⅱ类)、裂缝-微孔隙型(Ⅲ类)和微孔隙型(Ⅳ类)等四类孔隙结构。白云石化作用主要发生在油气生成前的浅-中等埋藏期,其次为发生在准同生期和生物化学生气阶段,脉体状方解石主要形成于烃源岩排烃之后的中-深埋藏阶段。气、水分布宏观受控于古岩溶地貌与成岩作用背景,微观上受控于储层的物性、孔隙连通性。晚侏罗世早期,发生第1期油气充注,形成小范围气藏；早白垩世晚期发生第1Ⅱ期油气运移和成藏,此后气藏经调整后在残丘、缓丘及沟槽两侧高部位聚集,形成了现今的气藏形态。