自从20世纪70年代致密砂岩气藏的概念提出以来，国内外的专家学者在致密砂岩气藏的定义、特征、成因、研究思路、方法技术以及开采工艺上都做了大量的研究和探索。我国先后发现了以鄂尔多斯盆地苏里格地区和四川盆地川中须家河组为代表的一批致密砂岩气田，年增探明储量和产量呈现快速增长态势。但在长岭断陷深层致密砂岩气藏的研究还比较薄弱。本论文研究对象为长岭断陷登娄库组和泉一段深层致密砂岩气藏，该气藏具有储层低孔、低渗、岩性横向变化大的辫状河流相沉积的地质特征，且埋藏深、储层地球物理特征复杂。研究中综合应用沉积学、层序地层学、储层地质学、岩石地球物理学、地球物理学等多学科理论方法，充分利用钻井、录井、岩心、分析化验、试气成果、测井、地震等资料，开展层序地层、地震相、沉积相、测井精细解释、成岩作用与有效储层发育、成藏主控因素分析等研究，在井震结合的基础上，应用多种地球物理新方法新技术，分析各类信息（包括地震反射结构、地震属性提取、地震反演、烃类检测等）与储层地质特征及含气性之间的关系，进而进行储层的展布规律分析并预测高产富集区。通过对比解剖伏龙泉和双坨子的典型气藏特征，优选出大老爷府地区的钻探目标。通过对全区2121.74km16条区域大剖面地震地质综合解释，首次对长岭断陷登娄库组各段（登一段、登二段、登三段、登四段）及泉一段进行了地质统层，明确了层序界面地震及测井响应特征，并落实了各层的沉积边界。认为登娄库组与下伏营城组呈角度不整合接触，登娄库组与泉一段的分界面为沉积作用转换面。综合应用录井、测井和地震资料对登娄库组及泉一段进行了中期基准面旋回的识别与划分，以不整合面和中期旋回沉积作用转换面为界，将登娄库组划分为四段。通过高分辨率地震层序解释，发现登娄库组和泉一段内部短-中期基准面旋回叠加样式特征明显，中期基准面旋回上升期，底界面之上通常见有双向下超、上超等反射特征，旋回内部短期旋回主要呈退积叠加样式；中期基准面下降期，顶界面常见顶超反射，旋回内部短期旋回主要呈进积叠加样式，短期旋回的横向连续性差，基准面上升到下降的转换位置连续性好。以中期旋回为对比单元，建立了研究区高分辨率层序地震和钻井层序对比格架，基本明确了各沉积时期古地貌特征。以钻井和地震相分析为主，综合考虑泥岩颜色、岩心描述、砂岩厚度、砂地比等资料，在登娄库组及泉一段识别出冲积扇、扇三角洲、辫状河―辫状河三角洲、曲流河―曲流河三角洲及湖相等主要的沉积相类型，编制了各期沉积相平面图,明确了登娄库组及泉一段沉积演化特征：（1）登一段沉积时期，沉积洼陷具有南北分带、东西分区的特点，北部沉积区西部主要发育辫状河三角洲沉积体系，东部沉积区主要发育曲流河三角洲沉积体系；（2）登二段沉积时期，南部和北部断陷区的范围都有所增大，北部沉积区东西连片，主要发育辫状河三角洲沉积体系；（3）登三段沉积时期，湖盆沉积范围继续扩大，并实现了南北连片，形成了统一的长岭断陷区，湖相沉积具有分割性，形成东、西两个湖区，东南部斜坡带发育冲积扇，顾1断层下降盘发育扇三角洲，其它地区主要发育辫状河三角洲沉积体系；（4）登四段―泉一段沉积时期，沉积体系类型及展布特征与登三段有较好的继承性。通过成岩相研究，明确登娄库组-泉一段储层主要处于中成岩A2期，受溶蚀成岩作用的控制，在2000-2500m和3500-3800m发育两个次生孔隙发育带，这些次生孔隙发育带控制了天然气的富集与高产。通过储层四性关系研究，建立了登娄库组-泉一段储层参数解释模型、气层判别方法及标准，并对60余口井进行了测井二次解释，夯实了该区低渗透天然气藏测井解释的基础。通过地震-地质结合的方法，对大老爷府地区登娄库组-泉一段进行了精细地层对比与划分，将其划分为9个小层，落实了各小层地层发育规律。建立了大老爷府地区辫状河道砂体地震相解释方法，识别出河道侵蚀型和透镜体型两类6亚类砂体地震相模型，并对各小层进行了全三维地震相解释，落实了河道砂体的发育与分布规律。通过解剖伏龙泉和双坨子的典型气藏，综合大老爷府地区钻井显示、试气成果、构造解释及储层预测等成果，明确了该区天然气成藏特征，指出输导条件、构造背景和储层物性条件是天然气成藏与富集的主控因素；在对大老爷府地区天然气资源潜力、勘探现状分析的基础上，提出4口井位部署建议，有望为该区下一步勘探打开新局面。