针对东濮凹陷西南洼优质烃源岩分布不明,油气来源不清和成藏机理薄弱的问题,本文利用钻井资料、测井资料和地球化学资料等研究区的有效烃源岩进行了识别和预测;利用生物标志化合物和同位素等多种地球化学资料进行了油气源对比;从储层特征、油气水分布规律等方面对油气藏进行解剖,建立了油气成藏模式。研究表明,西南洼地区沙三中亚段发育有效烃源岩,该段烃源岩主要分布在洼陷西北部和中东部,其有机质丰度为中等-好级别,有机质类型为II-III型,处于成熟-高熟阶段。油源对比结果表明,该区原油主要来自沙三段烃源岩,北部赵庄-孟居地区原油来自孟岗集洼陷,中部方里集地区原油来自下覆沙河街组沙三段有效烃源岩。气源对比结果表明,该区天然气是油型气和煤型气的混合气,煤型气来自石炭系-二叠系煤系地层,油型气来自古近系沙河街组,北部天然气以油型气为主,中部以煤型气为主,从东北到西南,油型气比例逐渐降低。西南洼地区有三种主要的油气成藏模式:赵庄-桑村集地区为“差异断阶多级含油模式”;孟居地区为“反向断阶物性控烃模式”;方里集地区为“平缓断阶深油浅气模式”。