含油气盆地深层系指埋深超过4 500 m的地层领域。截至2010年,全球已发现200个埋深超过4 500 m的含油气盆地,发现了1 477个深层油气藏。塔里木盆地在深层和超深层发现的石油天然气储量所占比率已从2000年的66%上升到2013年的92%,勘探前景广阔。近20年来,在含油气盆地深层构造与地质环境、深层碎屑岩有效储层和碳酸盐岩有效储层、深层油气来源与评价方法、深层油气成藏与分布规律、深部油气相态特征与油气藏保存6个方面的研究取得了重要进展。目前深层油气勘探面临系列挑战,突破当前困局需要开展7个方面的研究,包括:提高深层资料品质、增加深层信息探测手段和数据处理技术、强化构造过程与温压场演化历史研究、开展储油气层演化动力学过程研究、加强油气地球化学与油气资源评价研究、揭示高温高压和低孔低渗等非常规条件下油气藏成因机制研究、建立深层油气地质学与深层油气勘探新理论并研发配套新技术。