鄂尔多斯盆地下古生界海相碳酸盐岩是我国重要的天然气勘探领域,但储层非均质性强、成藏主控因素复杂等问题,严重制约了规模效益勘探开发。综合应用最新勘探成果及区域格架剖面地震资料,从岩相古地理演化、储层成因类型与主控因素、源储配置关系等基础地质问题入手,揭示了盆地海相碳酸盐岩规模优质储层分布规律与勘探潜力。主要取得以下成果认识:(1)盆地早古生代沉积环境经历了混积陆棚→碳酸盐缓坡→镶边台地的完整演化序列,其中环古隆起及海盆周缘发育的内缓坡颗粒滩相带具有最优异的储集性能。(2)储层发育受沉积微相、准同生溶蚀、表生溶蚀及白云石化作用等多因素控制。寒武系—奥陶系发育颗粒滩型、藻丘型、生物扰动型、溶模孔型和溶蚀孔洞型5类储层,平面上主要沿古隆起周缘和海盆边缘及坡折带分布。(3)基于构造-沉积格局、源储配置关系及封盖条件综合分析,优选出3个最具勘探潜力的区带:乌银海盆东侧有利区、宜铜海盆两侧有利区和神木—米脂台洼西侧有利区,总面积达10.5×10~4km²。研究成果为鄂尔多斯盆地海相碳酸盐岩天然气勘探提供了重要的理论支撑和勘探方向。