南堡凹陷高柳地区沙三段致密砂岩储层具有较大的油气勘探潜力,但由于储层埋深大、地质条件复杂,因此勘探难度较大,核心问题的研究尚处于起步阶段,特别是致密砂岩储层特征以及储层成因机制不明确。本文从致密砂岩储层的岩石学特征入手,以储集空间为对象,依托多种资料和分析测试手段开展致密砂岩储层研究,明确其微观结构和特征,分析影响储层孔隙结构的主要因素,探讨储层致密化的成因。高柳地区致密砂岩成分成熟度偏低、胶结物含量较低、结构成熟度处于中等。依据包裹体均一温度与镜质体反射率结合镜下观察,划分致密储层成岩阶段,高柳地区致密砂岩处于中成岩A期。镜下观察表明,致密砂岩原生孔隙不发育,各种次生孔隙是主要储集空间;缩颈型、片状和弯片状喉道是主要的喉道类型。利用铸体薄片、扫描电镜与压汞法相结合的方式研究了致密砂岩的孔隙结构特征。相比于常规砂岩,致密砂岩孔隙结构在整体上具有排替压力高、孔喉半径小、分选性差的特点。引入结构渗流系数与孔隙度结合组成孔隙结构评价的综合参数,定量评价储层孔隙结构。高柳地区致密储层孔隙结构由差到好可以划分为三类。从沉积作用,成岩作用,构造作用和超压作用四个方面分析了影响储层孔隙结构的要素,认为沉积与成岩作用是影响致密储层孔隙结构的主要因素。致密储层原始沉积物粒度细,抗压颗粒含量低,使得储层在压实作用下孔隙空间由大变小、喉道由宽变窄,孔隙结构被破坏。高含量的杂基以及胶结作用进一步堵塞孔喉,破坏原生孔隙结构。因此,塑性颗粒、杂基充填—强烈压实—胶结物充填是致密砂岩储层的主要形成机制。