研究区位于冀中坳陷东北部,石炭-二叠系为一套海陆交互相沉积,煤系地层广泛发育。印支、燕山和喜山运动使该套地层抬升、隆起,广大地区因遭受强烈的风化作用而剥蚀殆尽,仅在斜坡或早期凹陷中残存下来,成为石炭-二叠系残留盆地。石炭-二叠系煤系地层沉积后经多期构造运动的改造,煤成气成藏变的复杂多样,给煤成气勘探带来较大的困难,石炭-二叠纪煤系地层生烃能力及成藏规律研究成为下一步煤成气勘探开发决策的关键。以往研究主要是在单一学科、单一构造单元开展的,比较微观,把整个工区作为一个研究对象进行宏观分析,运用煤成气成藏新理论和新思想开展综合研究,总结煤成气藏成藏条件及分布规律还不够深入,对煤成气有利区预测尚未形成公认的评价模型。在对前期勘探数据和前人认识的基础上,对研究区内石炭-二叠系煤系地层开展构造演化特征研究,恢复研究区沉积古环境动态过程,并对煤系地层沉积特征进行详细描述。针对石炭-二叠系煤系烃源岩、储层、盖层和圈闭条件开展定性和半定量评价,重点对石炭-二叠系烃源岩和圈闭条件进行精细评价。通过对已发现煤成气藏分析,总结煤成气藏特点。采用烃源岩生烃期分析,结合流体包裹体、构造背景综合判断法对研究区煤成气藏天然气充注时间和期次开展一系列研究,从而对研究区各构造单元成藏要素配置条件进行评价。基于研究区煤成气藏成藏特征及成藏要素配置条件,总结煤成气典型成藏模式和成藏主控因素,并最终指出研究区内各构造单元勘探方向。在对石炭-二叠系煤系烃源岩评价的基础上,通过对各构造单元选取典型井开展埋藏史、热史和成熟史模拟,对研究区内煤系烃源岩生烃演化类型进行划分。通过对大城地区3~6#煤样开展热模拟实验,测试煤系烃源岩生烃气能力,开展煤成气生气量、聚气量评价。研究表明,研究区石炭-二叠系煤系烃源岩生烃气3.97万亿方,其中一次生烃气1245亿方,二次生烃气3.85万亿方,二次生烃作用明显强于一次生烃;石炭-二叠系煤系烃源岩烃气聚集量4196.42亿方。表明研究区石炭-二叠系煤系地层具备大量生气的物质基础。为更有效指导下一步煤成气勘探工作,最后采用层次分析法开展研究区煤成气有利圈闭优选,建立了研究区有利圈闭预测综合评价模型。通过构造层次分析结构、判断矩阵、一致性检验、层次单排序和总排序最终给出相对可信的有利圈闭排序。最为有利的煤成气圈闭依次为大1井南圈闭、大参1井东圈闭和苏4东圈闭。针对研究区内石炭-二叠系煤系地层开展煤成气圈闭级别优选尚属首次,运用现代综合评价方法-层次分析法开展煤成气有利圈闭优选区是一次学科交叉的科学探索。