四川盆地东南部二叠系长兴组天然气聚集成藏规律复杂,为此,基于热演化史恢复、岩石薄片、矿物同位素、流体包裹体等分析手段,研究了该区烃源岩热演化供烃过程、储层成岩作用和孔隙演化、古油藏热裂解记录,揭示了长兴组天然气藏成藏演化过程。研究表明,该区长兴组颗粒滩相和生物礁相以及白云岩化控制了优质储层的发育;中—晚侏罗世原油充注形成古油藏,晚侏罗世—早白垩世古油藏发生相态转化,原油原位热裂解并发生一定的硫酸盐还原作用,古油藏相态转化成为高温高压气藏;喜马拉雅期川东南地区强烈的挤压变形过程中,古气藏发生位置调整,弱构造变形区良好的保存条件是气藏持续保存的关键,储层孔隙中赋存干沥青和干气,而强变形区保存条件变差,气藏中的天然气发生泄漏,储层孔隙中除油藏裂解产生的干沥青外,还发育晚期方解石胶结,使储层发生致密化。因此,四川盆地东南部地区二叠系长兴组优质储层和气藏保存条件是天然气规模有效聚集的关键。