东濮凹陷位于渤海湾盆地南部,是渤海湾盆地最具有勘探潜力的凹陷之一。针对东濮凹陷现今地温场和构造-热演化史研究薄弱,制约着烃源岩成熟度演化史及深层沙三段的资源潜力评价。因此,本文利用了192个岩石热导率数据和673个试油温度数据,计算得到了东濮凹陷的现今地温梯度;并利用了18个裂变径迹数据和287个镜质体反射率数据恢复了东濮凹陷新生代的构造-热演化史,并以此为基础,结合地球化学参数,使用先进的盆地模拟技术恢复了东濮凹陷沙三段烃源岩成熟度史。研究结果表明:(1)东濮凹陷现今地温梯度在28.9~40.2°C/km之间,平均为31.6°C/km,大地热流在55.8~73.1mW/m~2之间,平均为64.7mW/m~2,表现出构造稳定区和非稳定区之间的中温型地温场特征,其分布表现为中央隆起带及西部斜坡带地温梯度高,东、西部次凹地温梯度低的特点。(2)东濮凹陷新生代经历了4个构造-热演化阶段:(1)50~42Ma:初始裂陷阶段,地温梯度由42°C/km快速增加到48°C/km,在42Ma达到第一次地温梯度峰值;(2)42~33Ma:第一次热沉降阶段,地温梯度由峰值48°C/km快速下降到40°C/km;(3)33~27Ma:快速裂陷阶段,地温梯度由40°C/km持续上升到43°C/km,在27Ma地温梯度达到第二次峰值;(4)27~0Ma:第二次热沉降阶段,地温梯度由第二次峰值43°C/km持续下降到现今的32°C/km左右。(3)东濮凹陷烃源岩成熟度演化史存在明显差异,具体表现为沙三段4个亚段烃源岩在西部次凹孟岗集的长垣东洼陷和海通集的南河家洼陷存在二次生烃,且沙三段三亚段在中央隆起的徐集断凸也存在二次生烃,沙三段一亚段在中央隆起的卫城-文明寨断凸在二次生烃、沙三段二亚段在中央隆起的桥口断凸存在二次生烃现象,这些地区的烃源岩成熟度演化受现今地温场控制。另外,在东营组沉积末期,东、西部次凹和中央隆起带大部分地区的沙三段三亚段、沙三段四亚段达到高-过成熟阶段;而沙三段一亚段、沙三段二亚段只是在东、西部次凹部分地区(孟岗集和海通集洼陷)达到高成熟阶段,中央隆起烃源岩成熟度只达到低-中成熟阶段,之后不存在二次生烃地区的烃源岩成熟度演化受东营组沉积末期的古地温场控制。根据研究成果可以得出东濮凹陷油气勘探重点应围绕沙三段三亚段、沙三段四亚段烃源岩,以东部次凹(葛岗集洼陷、前梨园洼陷)、西部次凹(海通集洼陷、卫城-柳屯洼陷)相接的中央隆起(桥口-白庙断凸,徐集断凸,文留断凸)地区,以及西部次凹(海通集洼陷、前梨园洼陷)相接的西部斜坡带地区为主要勘探目的区进行。本论文研究成果可以为该区的油气勘探决策提供依据。