本文以现代沉积学、测井地质学、储层沉积学和石油地质学等理论为指导，多学科理论相结合，以典型致密碎屑岩储层发育层系大牛地气田下石盒子组为研究对象，在充分借鉴前人研究成果的基础上，宏观观测与微观分析相结合、定性分析与定量研究相结合、测试分析与理论研究相结合，从野外剖面、钻井岩心、测井曲线和各种测试分析资料入手，系统对以下几个方面的内容进行论述和研究：1、以中石化华北分公司对大牛地下石盒子组地层划分方案为基础，利用野外露头、钻井岩心和测井曲线等资料，详细研究了各级次层序界面的宏观识别标志和成因类型，从而建立了高分辨率层序地层划分方案，将研究区下石盒子组划分为4个长期（LSC1～LSC4）、9个中期（MSC1～MSC9）和数十个短期旋回层序，在此基础上详细研究各类层序发育特征，进行层序地层对比，并建立了等时层序地层格架。2、详细研究了大牛地的岩石颜色、岩石类型、沉积构造、剖面结构、测井相等沉积相识别标志，识别出研究区下石盒子组为辫状河-曲流河沉积体系，其中研究区下石盒子组的盒1段及盒2-1亚段主要发育辫状河沉积，并进一步划分亚相和微相；而盒2-2亚段和盒3段主要发育曲流河沉积，并进一步划分亚相和微相。3、在详细观察与描述研究区内钻井岩心的基础上，对大牛地各种岩相类型和特征以及含气砂体岩相组合进行了系统研究，识别出研究区下石盒子组发育块状层理砾岩相、含砾粗砂岩相等12种岩相类型和单一砾岩相组合、砾岩相-含砾粗砂岩相组合等4种含气砂体岩相组合类型。在上述基础上，通过对研究区内135口取心井的岩相-测井相-沉积微相的响应特征研究，首次建立了大牛地下石盒子组不同岩相类型及岩相组合类型的测井响应模板。为详细研究岩相古地理演化特征及岩相的工业化平面成图工作奠定了坚实的基础。4、以同一中期旋回为等时地层单元，利用岩相-测井相-沉积微相的响应特征对600余口开发井的测井曲线进行岩相和沉积微相的反演，详细编制了下石盒子组砂、砾岩体等厚图，在此基础上，系统编制了研究区盒1段岩相古地理图4张，详细描述了盒1段不同时期岩相古地理特征及其演化，展示了各类成因砂体的平面展布规律，并建立了盒1段沉积演化阶段发育的沉积模式。5、以岩相-测井相响应特征的研究成果为基础，首次创新性的在大牛地下石盒子组开展了岩相-沉积微相-测井相与物性及产能的关系研究，根据物性特征及产能大小，建立了岩相-测井相与物性及产能的相关模式。结果表明：光滑箱形粗砂岩相主河道砂体产能最高、物性最好；钟形底部的粗砂岩相具有物性较好和产能较高的特征；齿化箱形、漏斗形特征的砂层物性和产能均较差。6、鉴于大牛地天然气开发实际，以砂体展布规律、沉积微相平面分布特征为基础，根据建立的岩相－测井相与物性及产能相关模式，首次创新性的对研究区盒1段基于层序地层格架内的岩相进行工业化制图，系统编制了盒1段4个中期旋回（小层）的岩相平面分布图，精细刻画不同小层优势岩相的平面分布特征及垂向演化规律，这对于进一步指导大牛地气田盒1段天然气开发具有重要的实际意义。