辽河坳陷牛居—长滩洼陷沙三段深部碎屑岩储层具有天然气勘探潜力,深部储层的储集特征及变化规律不清。基于岩石、X线衍射、普通薄片、铸体薄片、扫描电镜、物性测试、压汞实验CT扫描等资料,划分牛居—长滩洼陷埋深大于3 500 m的沙三段砂岩储层成岩相,分析不同成岩相储层特征,明确优质成岩相类型和储集特征。结果表明:研究区深部储层岩屑和斜长石体积分数较高,岩性以中粒(长石质)岩屑(杂)岩和细粒(长石质)岩屑(杂)岩为主。深部储层成岩相主要发育强压实孔缝相和中等压实溶蚀相,在发育深度、成岩作用和储集特征等方面存在明显差异。埋深小于4 000 m的储层发育强压实孔缝相,储集空间以微裂缝和小直径孔隙为主,孔径主要在0~60μm之间,以10~50μm为主,孔隙度随深度增加呈规律性降低,孔隙度和渗透率呈正相关关系。埋深超过4 000 m储层主要发育中等压实溶蚀相,岩屑、长石颗粒溶蚀孔发育,孔径在50~120μm之间的较大孔占据主导,孔径在50μm以上的孔隙对储集空间的贡献大,孔隙度明显增大,非均质性强,孔隙度和渗透率相关关系不明显;储层溶蚀孔发育与有机酸的溶蚀作用密切相关。中等压实溶蚀相储层孔隙度较大、渗透率较低,更有利于油气聚集成藏,是深部油气勘探的有利储集相带。该结果为研究区下一步的勘探开发提供依据。