Lagerpåfyllningen på totalt 8,2 miljoner fat på en vecka kan jämföras med en snittprognos bland analytiker på två miljoner fat.
Sedan årsskiftet har därmed de amerikanska lagren fyllts på med omkring 50 miljoner fat, vilket visar att de utlovade produktionsnedskärningarna som oljekartellen Opec och Ryssland gjort upp om än så länge inte haft avsedd effekt, enligt vissa bedömare.
Om det inte blir någon snabb vändning uppåt i slutet av veckan kommer banker börja revidera ned sina prognoser för oljepriset, säger Olivier Jakob, vd på energikonsulten Petromatrix, till Reuters.
Opec-landet Kuwait står den 26 mars värd för ett möte där genomförda produktionsbegränsningar ska utvärderas.
Vid lunchtid på torsdagen har ett terminskontrakt för leverans av Brentolja nästa månad fortsatt nedåt med 2,5 procent till 51:78 dollar per fat, den lägsta nivån sedan november i fjol.
Priset på amerikansk råolja handlas samtidigt under 50 dollar per fat.
