本文在区域地质背景、岩心、薄片、测井、地球化学等资料分析的基础上,结合前人研究成果,对大牛地气田奥陶系马家沟组古岩溶储层的岩石学特征、地球化学特征、孔隙结构、岩溶类型、岩溶分带、成岩环境和成岩作用等做了系统研究；根据风化壳残余厚度和风化壳上覆地层厚度恢复了研究区的古岩溶地貌；分析了古岩溶发育的控制因素；研究了古岩溶储层的控制因素；综合考虑岩溶地貌和白云岩的分布状态预测了储层的有利分布区。研究结果表明：研究区古岩溶储层以岩溶角砾岩和泥粉晶白云岩储层为主,发育溶蚀孔、洞、缝以及晶间孔隙；储层的碳、氧稳定同位素明显偏负,87Sr/86Sr明显偏高；研究区古岩溶主要有同生期岩溶、表生期岩溶和埋藏期岩溶三种类型,其中以表生期岩溶最为重要；古岩溶带可以划分为垂直渗流带和水平潜流带,岩溶在水平潜流带较为发育；岩溶储层经历了咸化海水成岩环境、大气淡水成岩环境和埋藏成岩环境,溶蚀作用和白云石化作用对储层孔隙发育有利,去白云石化作用、去膏化作用和压实-压溶作用对储层孔隙发育不利；岩石性质等对内部因素对古岩溶的发育起主控作用,气候、古水文地质条件等外部因素是古岩溶发育的基本物质条件：研究区存在三类二级地貌单元：岩溶台地、岩溶斜坡和岩溶洼地,其中岩溶斜坡部位岩溶作用最为发育；岩溶储层的发育主要受岩性、地质构造和水动力等因素的控制；综合岩溶地貌和岩性共同分析有利储层发育在岩溶斜坡和白云岩厚度较大的部位,认为大牛气气田的D8井—D30井区、D23—D79井区、统22—统20井区为有利储层分布区域。