板桥凹陷是黄骅坳陷重要的富油气凹陷之一，油气资源丰富。经历了四十多年的勘探开发，现已进入开发的中后期。第三次资源评价结果表明，板桥凹陷深层天然气资源潜力巨大，但探明程度较低，是板桥凹陷重要的增储领域之一。由于深层探明程度低，深层天然气成藏规律及有利勘探方向尚不明确，需要深入开展成藏研究，为勘探部署提供科学的依据。本文在钻井、测井、录井资料的基础上，结合大量的分析化验资料，对板桥凹陷的主力烃源岩（气源岩）的空间展布、地球化学特征及生烃演化特征进行了深入研究，建立了深层天然气成烃演化模式，并落实了深层天然气的资源量；同时对已发现的天然气藏进行了系统的解剖，明确了深层天然气成因类型及来源，分析了天然气成藏的关键控制因素，并借助天然气成藏模拟技术，研究了高效天然气藏的成藏作用过程及关键因素的匹配关系，建立了深层天然气成藏模式，明确了深层天然气的有利勘探目标。研究结果表明，板桥凹陷发育多套生烃层系，其中主力生气层包括沙三段和沙一中、下亚段，其中沙三段烃源岩厚度大、分布范围广、有机质丰度高、演化程度高，是主要的气源层，深层天然气资源丰富，由于深部异常压力发育，烃源岩的热演化效应明显滞后，与正常环境下的演化模式相比，板桥凹陷的烃源岩生气门限明显偏深，以深部大量生气为主；气源分析结果证实，深层天然气主要是沙三段在高演化阶段裂解生成的天然气，反映出深层天然气具有晚期“自生自储”的成藏特征；深层天然气成藏的主控因素包括构造、烃源岩、储层、盖层、温压场环境及其配置关系，其中圈闭类型决定着深层天然气的成因类型及分布、烃源岩展布及其演化特征控制着天然气成藏时间及纵向分布，储层物性决定着天然气的富集高产程度，盖层封盖能力是天然气成藏的重要保证，温压场环境是决定天然气成藏的外部环境因素。天然气成藏动力学模拟结果表明，板桥凹陷在明下亚段沉积时期生、储、盖及能量场配置关系最为有利，是深层天然气成藏的关键时期；通过天然气成藏的地质要素及其作用过程分析，高效气藏的成藏条件是优质的烃源灶发育史、生排烃史、圈闭发育史三要素的高效匹配，因此，通过叠合成藏关键要素的时空配置曲线，可以确定深层天然气的有利勘探区，本区沙三段深层天然气的有利勘探区集中分布在板桥凹陷的上古林地区。本文所建立的天然气成藏分析技术适合深层天然气在低勘探程度阶段的目标优选，为钻探部署提供了科学的决策依据。