本文以渤海湾盆地及其周缘为研究区域,以石炭系-二叠系为目的层位,通过野外露头实测踏勘、岩心观察与描述以及测录井资料,结合岩石薄片鉴定、铸体薄片鉴定、扫描电镜观察、X射线衍射分析、物性测试、常量微量元素分析与高压压汞测试,以沉积学、层序地层学、储层地质学等理论为指导,对渤海湾地区石炭-二叠系地层特征、沉积特征及有利砂体特征等进行了系统研究。研究区主要发育层位为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组与石千峰组,本溪组与太原组主要发育障壁海岸沉积体系,整体以陆表海沉积为主。山西组发育浅水三角洲沉积体系,属于海陆过渡相沉积。下石盒子组、上石盒子组与石千峰组发育河流-湖泊沉积体系,海水完全退去,为一套陆相碎屑岩沉积。通过对沙坝沟、淄博博山、秦皇岛石门寨等野外剖面的实测与黄骅坳陷、济阳坳陷等盆地内部坳陷钻录井资料整理,总结各组地层厚度、砂岩厚度与灰岩厚度平面变化规律,认为渤海湾盆地本溪组与太原组初期海侵方向开始为由东向西南、西北方向,太原组发生北隆南升构造运动后,以由南向北为主,山西组至石千峰组物源供给以北部阴山造山带为主。研究区储层岩石类型以上石盒子组石英粗砂岩为最好,下石盒子组中粗砂岩次之。上石盒子组储集砂岩平面展布较广,全区均可见发育,其中黄骅坳陷与济阳坳陷均有大量油气显示,砂岩孔隙类型以淋滤溶蚀孔隙为主,平均孔隙度26.3%,平均渗透率为60.5mD;下石盒子组砂岩全区具有发育,其中济阳坳陷具有良好显示,砂岩孔隙类型以溶蚀孔隙为主,平均孔隙度为12.86%,平均渗透率为22.5mD;通过绘制砂岩等厚图,认为渤海湾盆地中部与西南部具有较大勘探价值。