通过岩心观察和单井相分析,结合沉积背景资料,认为留西地区古近系沙河街组沙三上亚段发育辫状河三角洲相和湖泊相,以辫状河三角洲前缘亚相和滨浅湖亚相为主,主要发育辫状分流河道、越岸沉积、水下分流河道、河口坝、席状砂等微相。根据层序地层学基本原理,结合前人研究成果,认为本区沙三上亚段为一完整的三级层序,可划分为低位、湖侵和高位3个体系域,分别对应于沙三上亚段沉积时期的早期、中期和晚期,绘制了每个沉积阶段的沉积相图,在此基础上研究了沉积体系的平面展布特征。沙三上亚段沉积时期形成的北高南低的构造背景与辫状河三角洲近东西向展布的砂体形态相互配置,加之良好的油源供给,为后期成藏创造了条件。沙三上亚段沉积早期发育的辫状河三角洲前缘水下分流河道与河口坝砂体是主要的储集体,与沉积中期发育的烃源岩形成了十分有利的生储盖组合,具有优越的隐蔽油藏发育条件。总结了该区隐蔽油藏成藏的4种模式,确定留西地区中南部沙三上亚段沉积早期发育的辫状河三角洲前缘砂体是下一步隐蔽油藏勘探的有利目标。