东濮凹陷位于渤海湾裂谷盆地西南端,是一个典型的含油气新生代盆地,产油区主要分布在长垣、兰考、东明、濮阳等区域。目前该地区沙三段和沙二段物源、沉积体系展布规律和主控因素尚不明确,严重制约了下一步油气勘探开发进程。针对该问题,本论文以层序地层学和沉积学等理论为指导,主要利用了岩心、测井和地震资料,对东濮凹陷南部西南洼开展了层序地层和沉积体系综合研究,研究目的层段为古近系沙三上和沙二下。基于岩心及测井等资料,按照基准面旋回对比理论进行多井旋回对比,将东濮凹陷南部沙河街组沙三中亚段、沙三上亚段、沙二下亚段地层划分为3个长期旋回(Es3中、Es3上、Es2下),9个中期半旋回。重矿物、岩屑成分成熟度和古地貌综合分析认为东濮凹陷南部物源主要来自于三个方向:西南向、西向、东向;本次研究厘定了四个源-汇区:西南两个源汇区、东部一个源汇区、西部一个源汇区;岩心和测井相分析认为东濮凹陷西南部沙三段主要发育大型曲流河三角洲-浅湖沉积体系,三角洲呈现“小平原,大前缘”特征,主要发育三角洲前缘水下分流河道,岩性以厚层粗-细砂岩夹薄层紫红色泥岩,广泛发育楔状和槽状交错层理和上攀波纹层理等,另外由于黄河断层的影响,曲流河三角洲自研究区西南向东北方向沿断层下降盘形成的大型断槽向湖盆中央推进,西侧和东侧段层上升盘处通过古沟谷向湖盆中央供源,整体为“长轴输砂,短轴补给”的供源特征;沙二段整体水体变浅,沙二下亚段以浅水三角洲沉积为特征,呈现“大平原,小前缘”特征,前三角洲由于断裂坡折带的影响发育浊流沉积;针对湖盆中的碳酸盐岩沉积,本次研究认为,沙河街组沙三上亚段在长垣断层不均一沉降控制下形成水下翘倾,在翘倾端形成水下低隆起,加之物源供给减少和相对浅的湖水背景,发育鲕粒灰岩滩坝,是未来剩余油挖潜的重要勘探目标。