近年来,鄂尔多斯盆地下古生界马家沟组致密碳酸岩气藏成为勘探研究的热点和难点。延安气田西部气区在马家沟组有产气突破,但在东南部的富县地区内一直存在储层特征认识不清,气藏控制因素认知不足的问题。本文以延安气田富县地区下古生界马家沟组为研究对象,在精细分层的基础上,通过野外露头、岩心照片观察、稀土元素、微量元素分析、压汞、铸体薄片鉴定等多项分析测试,对区内的主要地层发育出露情况、沉积相类型与展布特征、古地貌形态、古构造隆起等进行研究,分析了储层的岩石学特征、储集空间特征以及成岩作用特征等,并对烃源岩和储层进行了综合性的评价,最后综合研究得出了气藏成藏的控制因素,为后续马家沟组致密碳酸岩储层的开发提供了理论依据。得到了以下成果:(1)通过“双界面”法对古地貌单元进行了定量刻画,得出侵蚀沟侧翼、溶丘环状边缘等地貌单元物性较好,而其它地貌单元,如浅洼、洼地、侵蚀沟底部等地貌单元物性较差;(2)研究区内的白云岩大部分是在干热的还原环境下形成的同生期白云岩,但部分也受到淡水淋滤等地表成岩作用的影响;(3)根据储层物性条件、毛管压力曲线特征、孔隙结构类型等参数将研究区内储层划分为四大类;(4)储集系数和地层系数与试气产能有良好的数据拟合关系,可为后期开发布井和层位选择提供一定依据;(5)研究区内上组合成藏的生储盖组合主要有三种:“三明治”式、转接式、倒灌式等,其中以倒灌式为主,另两种为辅。本文的研究厘清了上组合的地层特征,建立了一种新的古地貌刻画方法,发现了凝灰质和有利储层的空间格局,建立物性条件与产能之间的对应关系,为下一步储层的识别和产能的预估提供了借鉴作用。