叠合盆地深层油气运聚机理是油气勘探必须解决的关键科学问题之一。克拉美丽天然气藏是中国西部唯一的火山岩气藏,是回答这一科学问题的关键范例,研究成果可能为西部叠合盆地深层天然气资源的勘探提供有益启发。基于油气勘探过程中积累的丰富的烃源岩有机地化和天然气组份、同位素资料,论文开展了烃源岩的空间分布,天然气成因类型和天然气充注机理的研究,取得了如下主要认识:克拉美丽气田的烃源岩主要来自下石炭统滴水泉组和上石炭统巴塔玛依内山组,厚度中心分布在滴水泉凹陷以及东道海子-五彩湾凹陷。烃源岩有机质丰度中等以上,有机质类型以III型干酪根为主。烃源岩成熟度在空间分布上存在差异,东部五彩湾凹陷成熟度高(Ro>1.5%),西部滴水泉凹陷成熟度相对偏低(1.2%<Ro<1.5%)。克拉美丽天然气成分复杂,干气与湿气并存,少部分天然气高含氮气、二氧化碳。正构烷烃和异构烷烃比值说明天然气的成熟度存在差异。但是天然气组份和同位素构成均表明天然气的成因类型为煤型气。天然气存在印支晚期和燕山中期两期充注,早期充注天然气成熟度较低,主要来自西部的滴水泉凹陷,晚期充注天然气成熟度较高,主要来源于东部的五彩湾凹陷。建立了本区天然气成藏模式:双源侧向沿断层长距离运聚成藏。来源于滴水泉凹陷的相对低成熟度的天然气沿断层向东运移,来自五彩湾凹陷的高成熟的天然气沿断层向西运移,两者在滴西18井区发生了天然气的混合。