查明煤储层非均质性及剩余气分布规律对于煤层气挖潜增效具有重要意义。论文以沁水盆地郑庄区块某井区为研究对象,采用理论分析、地质建模和数值模拟相结合的方法,精细表征了研究区3#煤储层的非均质性,构建了3#煤储层的三维地质模型,阐释了研究区剩余气的分布规律,并探讨了地质因素对剩余气分布的控制。主要取得了以下认识:查明了研究区煤储层关键参数的测井响应特征,建立了研究区3#煤的宏观煤岩类型、孔隙度、渗透率以及含气量的测井解释模型,揭示了其层内和平面上的非均质性。在层内,煤层上下部半暗煤和暗淡煤较为发育,中部光亮煤和半亮煤较为发育,煤层底部向上1 m左右稳定发育一层夹矸;孔隙度随埋深呈波动式的变化,煤层底部向上1 m左右孔隙度相对较小;渗透率主要呈现三种分布规律:煤层上部随埋深而减小、中部不变、下部增大,随埋深的增加而减小,波动式变化;含气量呈波动式变化。在平面上,半亮煤全区广泛分布,光亮煤在东、北部较为发育,半暗煤和暗淡煤仅在东南部及北部零星发育,非均质性强度由东南向西北增强;孔隙度由南到北逐渐减小,非均质性强度由西北向东南增强;渗透率东部低,两断层间高,非均质性强度由北向南增强;含气量西南部高,北部、东部低,非均质性强度由西南向东北增强。明确了煤储层三维地质模型的建模方法,构建了研究区3#煤层的构造模型、宏观煤岩类型模型以及属性模型。指出了研究区3#煤的宏观煤岩类型具有较强的非均质性,且宏观煤岩类型对孔隙度、渗透率及含气量有一定的控制作用,光亮煤发育的地区其孔隙度、渗透率较高,暗淡煤发育的地区其渗透率较小,断层发育的地区其含气量较低。基于地质模型计算3#煤的煤层气地质储量为109.20×10~8 m~3,与体积法地质储量基本一致。建立了研究区气藏数值模拟模型,揭示了研究区煤储层剩余气的分布规律及地质因素对剩余气分布规律的影响。研究区煤层气整体采出程度较低,老井挖潜潜力巨大。揭示了宏观煤岩类型、储层参数及构造等地质因素对煤储层剩余气分布的控制,指出煤岩类型光亮程度越高、裂隙越发育,剩余储量越少。孔隙度越大,渗透率越大,含气量越高,剩余储量越少。斜坡带、断层、向斜翼部产出效果相对较好,背斜核部产出效果相对较差。