济阳坳陷作为渤海湾盆地一个次级构造单元,保留了厚层古生界沉积地层,分布范围广泛。古生界潜山油气藏作为重要的油气勘探方向,是胜利油田增储上产的重要领域。古生界规模有效储层分布受到沉积环境演化、埋藏成岩作用以及后期构造活动等多种因素影响,因此对古生界内部次一级沉积旋回开展沉积学及岩相古地理方面的研究,分析潜在储层发育期岩性相变规律及沉积演化特征,对明确油气勘探方向及指导区带勘探部署具有重要意义。济阳坳陷古生代作为华北克拉通的一部分,沉积了厚达1400m的下古生界碳酸盐岩建造及近1000m的上古生界含煤系碎屑岩建造。其中早古生代古地理环境以陆表海为特征,发育多种碳酸盐岩及沉积相类型。为更加准确地刻画更小地层单元储层展布及满足生产实践需求,对潜在储层发育层段开展细分层系沉积-古地理研究就十分必要。在测录井、钻井岩心、岩石薄片等资料分析基础上,根据岩电特征、相序组合、层序旋回性及沉积演化规律等,将济阳坳陷奥陶系冶里组—八陡组自下而上划分为10个亚段,包括冶里组、亮甲山组以及马家沟组5个、八陡组3个亚段;共识别出包括蒸发台地、局限台地及开阔台地等3种沉积相类型,并将其进一步划分为潮上坪、潮间坪、浅滩、局限海、潮下高能滩及开阔海等6种沉积亚相。基于沉积相及亚相类型的分析,建立了研究区奥陶系陆表海沉积演化模式,并编制了各亚段沉积-岩相古地理图。研究表明,马三段、马五段及八二段、八三段以蒸发台地沉积为主,冶里组、亮甲山组、马一段、马二段、马四段及八一段主要发育局限台地相及开阔台地相,垂向上整体构成三期明显海侵-海退旋回,单一旋回发育蒸发台地—局限台地—开阔台地的沉积演化序列。华北克拉通晚古生代古地理环境经历了陆表海—海陆过渡—陆相的转变过程,并在济阳坳陷区沉积物类型上得到直接响应。研究表明济阳坳陷石炭-二叠系发育堡岛-台地复合沉积体系、浅水三角洲沉积体系及河流-湖泊沉积体系,包括台地、潟湖、潮坪、障壁岛、三角洲、河流等多种沉积相类型。从古地理演化角度来看,晚石炭世早期由于构造活动微弱,碎屑物质供给不足,受来自东部海侵影响,研究区本溪组发育碳酸盐岩台地、潮坪等沉积相类型。晚石炭世末期北部物源区隆升幅度增大,同时海侵方向转变自华北南缘秦岭残余海盆,研究区太原组发育潟湖、潮坪、障壁岛等沉积相类型。山西组沉积期随着华北北缘物源区构造活动逐渐加剧,盆地沉降幅度增大,造成物源区与盆地沉积区古地势高差明显,陆源碎屑物质供给强烈,迫使海岸线向东南方向迁移,陆表海沉积范围逐渐缩小。该背景下研究区山西组发育一套浅水三角洲相含煤过渡型碎屑岩沉积建造,空间上具大平原、小前缘的沉积特征,盆内发育的多期三角洲前缘—平原旋回序列反映了物源区多次快速隆升—稳定隆升剥蚀的过程。中晚二叠世随着盆地海侵范围的逐渐萎缩,华北克拉通东部形成了以自北向南搬运的河流沉积体系为特征的古地理格局,发育一套紫红色硅质碎屑岩沉积建造。研究区上、下石盒子组沉积期整体以曲流河沉积为主,河道及河道边缘充填广泛分布,各河道间发育泛滥盆地沉积,随着河流沉积体系持续向南推进,河道及河道边缘充填范围逐渐增大。