川西北部地区中二叠统茅口组有十余口井获得了高产工业气流,勘探前景良好,但由于川西北部地处龙门山推覆构造带与米仓山前缘断褶带的交汇处,多期构造叠加和演化过程造成天然气成藏条件复杂,深埋藏环境下的碳酸盐岩油气源对比较为困难。为进一步明确天然气成藏规律,本文依托石油地质学、油气地球化学、油气地质成藏理论等学科理论,采用野外调查和岩心采样与室内实验测试分析相结合的手段,详细探讨了与川西北部地区茅口组天然气成藏相关烃源岩的地球化学特征及天然气的来源,并在成藏条件分析的基础上,归纳了天然气成藏主控因素,主要得出如下结论与认识:(1)川西北地区二叠系及以下地层共发育6套有效烃源岩,与茅口组成藏可能相关的烃源岩有四套,分别为下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组、中二叠统茅口组和上二叠统龙潭组。其中筇竹寺组最为优质,其次为龙马溪组、龙潭组和茅口组。(2)川西北部中二叠统茅口组天然气全部为高、过成熟干气,不同构造带天然气成因类型和来源不同。河湾场构造天然气以高、过成熟油型气为主,主要来源于志留系烃源岩;矿山梁构造和吴家坝构造天然气以高成熟油型气为主,来自于茅口组自身烃源岩;双鱼石构造主要为高成熟煤型气,来自于龙潭组烃源岩;九龙山构造既有高、过成熟油型气又有高、过成熟煤型气,其天然气除来自于茅口组自身烃源岩外,还有上二叠统龙潭组的贡献。茅口组储层沥青来源于茅口组自身烃源岩。(3)研究区茅口组流体包裹体均一化温度主要有四个分布范围,结合盆地热演化史,发现该区油气成藏至少包括四期:第一期充注在218Ma～206Ma,即晚三叠世,对应的盐水包裹体的均一温度为60℃～90℃;第二期充注位于206Ma～145Ma,即早侏罗世～晚侏罗世,流体包裹体均一温度为90℃～140℃;第三期充注时间为145Ma～65Ma,即早白垩世～晚白垩世,对应的盐水包裹体的均一温度为140℃～180℃;第四期充注位于65Ma～现今,即第三纪～现今,流体包裹体均一温度大于180℃。其中油气大量充注的时间为晚三叠世～晚侏罗世。(4)研究区茅口组油气天然气藏主要受储集条件、有效圈闭和保存条件的控制。其中储层是天然气成藏的关键因素,有效的圈闭控制气藏的类型和规模,良好的保存条件是气藏形成的必要条件。