四川盆地中部龙女寺地区二叠系中统茅口组是该区近年来天然气勘探开发的重要层系之一,但受制于储层非均质性强、成因机制不明等因素,延缓了其天然气高效勘探开发进程。为了解决上述问题,采用岩心观察、薄片鉴定、测井资料分析等手段和方法,研究了该区茅口组沉积特征、储层岩石学特征、储集空间类型及储层类型,探讨了储层成因机制及控制储层演化的主要地质过程,建立了储层演化模式。研究结果表明:(1)该区茅口组储层主要发育在茅二下亚段细—中晶白云岩中,白云岩普遍具有残余颗粒幻影特征,属于低孔隙度、特低渗透率储层;(2)储集空间类型包括晶间孔、晶间溶孔、针状孔、连通缝洞及裂缝,储层类型可划分为裂缝—孔洞型、孔洞型以及孔隙型,其中前两者为优势储层类型;(3)白云岩储层发育区域与颗粒滩体分布范围高度重合,砂屑滩相带和生屑滩相带的孔隙度显著高于滩间海相带和台坪相带;(4)准同生期大气淡水溶蚀形成初始孔隙,白云岩化作用保存储集空间,早期热液流体沿断裂侵入引发水力压裂并形成鞍形白云石充填,最终构建了“砂屑滩为基础,准同生溶蚀成储,白云岩化保储,热液改造优储”的储层演化模式。结论认为,该区茅口组储层非均质性受沉积相带与多期成岩作用的共同控制,准同生期溶蚀作用奠定储层基础,热液改造扩大储集空间,滩体结构与断裂体系是优质储层发育的主控因素。