近年来,鄂尔多斯盆地上古生界下二叠统太原组石灰岩准同生型岩溶储层和下古生界下奥陶统马家沟组顶部白云岩风化壳型弱岩溶储层领域天然气勘探取得了突破性进展,但弱岩溶储层特征、古地貌、成因控制因素与分布规律等尚不明确,在一定程度上制约了该领域油气勘探开发进程。为此,基于钻井岩心、微观薄片以及井震结合的古地貌恢复等技术手段,系统分析了太原组准同生型石灰岩弱岩溶储层和马家沟组风化壳型白云岩弱岩溶储层的岩溶古地貌与主要储集空间特征,明确了储层成因控制因素以及平面分布规律。研究结果表明:(1)太原组准同生型石灰岩弱岩溶储层和马家沟组风化壳型白云岩弱岩溶储层的发育都受到沉积微相、岩溶古地貌和成岩作用的多重控制,与强岩溶储层相比,具有储层储集性能较差,连续性较差等特点。(2)太原组准同生型石灰岩弱岩溶储层主要发育溶蚀孔、生物体腔孔、铸模孔、裂缝等孔隙类型,总体受准同生大气淡水的溶蚀较强,后期可被多期方解石和鞍状白云石等胶结,残余一定孔隙;储层发育于含生屑丘滩微相,与沉积古地貌高部位有很好的对应性,富集于阶地边缘和凹中隆。(3)马家沟组白云岩风化壳型弱岩溶储层主要发育角砾白云岩晶间孔、硬石膏结核铸模孔、裂缝等孔隙类型,溶蚀的基础为白云岩坪和(含)硬石膏结核云坪微相,储层发育于岩溶洼地内的岩溶残丘,为后期胶结作用相对较弱的区域,残留部分孔隙。方解石占比越高,膏模孔充填程度越高,储集性能越差。结论认为,该研究深化了鄂尔多斯盆地二叠系、奥陶系弱岩溶储层的认识,该储层类型仍然具有较大的油气勘探开发潜力,是鄂尔多斯盆地下一步油气勘探的重要接替领域。