鄂尔多斯盆地是我国大型沉积盆地之一，油气资源丰富，油气勘探与开发的潜力很大。镇北地区位于盆地西南缘，长3油层组是其重要的含油层系之一，该油层组低孔低渗低产的特点异常突出。本文在岩心观察、钻井剖面及测井曲线的综合研究和室内编图的基础上，结合延长组沉积背景，综合岩性组合、沉积构造、古生物物种、图像粒度分析、微量元素特征等多种沉积相标志，确定长3油层组发育河控浅水三角洲平原沉积，进一步划分出分流河道和泛滥平原两种微相，其中分流河道砂体构成了主要的砂体骨架。采用点一线-面结合的方法，通过绘制重点井沉积相图、连井相剖面图、砂岩厚度等值线图和砂地比等值线图，详细分析了长3油层组各小层砂体和沉积微相的平面展布特征。长3期分流河道分支现象明显，河道范围不断收缩变窄，逐渐平原沼泽化，砂体的厚度也趋于变小。根据本区的沉积特征和沉积相带的展布特点，建立了长3期的沉积模式。以岩石学理论为基础，通过砂岩薄片、铸体薄片、扫描电镜和X-衍射等多种测试分析，确定了长3油层组岩石类型主要为中—细粒长石岩屑砂岩和部分岩屑砂岩，砂岩碎屑成分在平面和纵向上的变化很大。本区储层主要成岩作用类型有中等—较强的压实作用、多期次的胶结作用、普遍发育的溶蚀作用和局部出现的破裂作用，压实作用和碳酸盐的胶结作用强烈地破坏了砂岩的原生孔隙结构，溶蚀作用则有效地改善了砂岩的孔隙结构。认为长3砂岩储层处于中成岩A期，并确定了长3油层组砂岩的成岩孔隙演化史。综合沉积相和成岩作用的研究成果，将镇北地区长3油层组沉积—成岩相划分为四种主要类型，其中三角洲平原分流河道绿泥石包膜残余孔隙发育相和三角洲平原分流河道高岭石胶结溶蚀孔隙发育相是本区有利的沉积—成岩相带。认为究区储层性质主要受沉积微相和成岩作用的控制。讨论了沉积成岩作用对储层砂体、储层物性、储层非均质性和含油性的影响。沉积微相主要影响储层的宏观特征，控制了砂体的展布；而成岩作用主要从微观层面上通过改造砂岩孔隙结构来影响储层的物性和非均质性，进而影响储层的含油性。