深层天然气是重要的埋藏深度大,地层年代老,经过多期构造运动与油气运移充注,天然气成因及成藏过程十分复杂,对深层天然气资源的成因及成藏规律认识不清,将制约深层天然气资源的高效开发。文章以地震、测井、录井、岩心、分析化验及生产动态资料为基础,利用碳同位素分析的手段,开展了车镇凹陷西北带下古生界深层天然气特征研究,明确了天然气碳同位素分析的原理、测试流程及关键地质参数,揭示了研究区深层天然气藏的形成原因,梳理了天然气藏的成藏模式及产量差异性主控因素。研究表明:研究区碳同位素δ¹³C₁介于-47.41‰~-34.67‰,δ¹³C₂介于-18.57‰~-16.21‰,δ¹³C₃介于-20.71‰~-17.93‰,依据天然气成因类型综合鉴别标准及判定图版,属于煤成气,以δ¹³C₁计算的Ro值高于烃源岩实测值,推算气源来自比深层天然气储集层埋藏略深的相邻断块。研究区上古生界煤系烃源岩与下古生界碳酸盐岩储层在垂向上有100~200 m的深度差距,当毗邻正断层的断距大于100~200 m时,处于正断层上升盘的下部碳酸盐岩储层抬升至上古生界煤系烃源岩高度或之上,使烃源岩与储集层的主体基本对接,深层天然气通过断层运移充注之后富集程度高。以上研究成果和认识为研究区天然气进一步的高效开发提供了理论支撑和技术依据。