南襄盆地泌阳凹陷为东部富油凹陷,致密油气较为富集,但前人对该区致密砂岩储层研究较少,本文选取泌212、泌216、泌246、程1、安84五口取芯井中核桃园组三段致密砂岩样品进行物性、X衍射、薄片、扫描电镜、低温氮气吸附、高压压汞、核磁共振等测试分析,对泌阳凹陷致密砂岩储集空间进行精细表征并建立了储层的分级评价标准。通过铸体薄片与场发射扫描电镜等图像观察,将泌阳凹陷核三段致密砂岩储层储集空间分为粒间孔、粒内孔、裂缝三大类,其中以粒间孔与粒内孔为主,再根据矿物组成将粒间孔进一步划分为石英及长石粒间孔、石英及长石颗粒边缘孔、碳酸盐矿物粒间孔,将粒内孔分为石英及长石溶蚀孔、碳酸盐矿物粒内孔、粘土矿物晶间孔。结合多种实验技术分析,研究区致密砂岩储层中大于1μm的孔隙数量较少,主要发育在石英与长石等矿物的粒间孔中;矿物粒内孔隙数量较多,孔径通常分布在50nm～200nm,对致密砂岩储集空间的改善作用不明显。利用扫描电镜与薄片的镜下观察,结合流体包裹体均一化温度,明确了研究区储层成岩作用类型并建立成岩演化序列,通过反演回剥法将泌阳凹陷核三段储层的成岩作用过程与孔隙度变化过程相结合,结果表明:该区经历了强烈的压实作用与碳酸盐矿物胶结作用,并且持续性的压实作用是造成该区砂岩储层致密化的主要因素。利用高压压汞技术结合其分形理论,探讨了致密储层孔喉结构特征,并对储层进行了分类,结果表明:研究区致密砂岩储层孔隙系统可划分为小孔（<100 nm）、过渡孔（100 nm～1.0μm）、中孔（1.0μm～3.0μm）和大孔（>3.0μm）;根据储层中不同类型的孔隙所占比例,可将致密砂岩储层分为4类。结合不同微观孔喉参数与储层物性的相关关系可将致密砂岩储层分为4级,其中,一级储层为优质储层,二级储层为致密砂岩储层中相对优质储层,利用以上划分的储层分级评价标准选取优质储层,为致密砂岩储层的油气勘探与开发提供指导。