清水洼陷是渤海湾盆地辽河坳陷西部凹陷南部最大的生烃洼陷,通过钻探已在清水洼陷中深层发现了不同特征的天然气。本论文首先对清水洼陷中深层天然气的成因类型和气体来源进行了分析,然后对烃源岩的有机地球化学特征和中深层储层的发育特征进行了研究,在此基础上对中深层天然气的生储盖组合进行了划分,然后分析了烃源岩、储层、盖层以及断裂对中深层天然气藏的控制作用,最后确定了中深层天然气的成藏过程,建立了成藏模式。通过研究,研究区中深层纵向上发育沙三段~沙一段下生上储和沙四段自生自储两个生储盖组合。沙三段~沙一段组合中深层主要富集腐泥型和过渡型天然气,对应的烃源岩主要发育在沙三中亚段;沙四段组合中深层主要富集腐殖型天然气,对应源岩为沙四段偏腐殖型烃源岩。研究区沙三段和沙四段烃源岩在距今约35Ma左右开始生烃并主要形成油藏;在距今20Ma左右开始生成较多天然气,在浮力作用与异常压力作用下天然气排出,部分天然气通过断层向上运移,并部分溶解进入早期形成的油藏中,部分形成带气顶的油气藏,部分天然气通过微小的裂缝或规模较小的断层以扩散等方式运移到就近的砂体中形成纯气藏。烃源岩、断层、储层和盖层共同控制研究区中深层天然气藏的形成与分布。