渭北地区处于鄂尔多斯盆地东南缘,是国内实现大规模商业化开发的两个煤层气区之一。但该区由于地处盆地边缘,煤储层形成条件异常复杂,构造条件更加复杂,储层物性非均质性较强,这给该区煤层气开发带来了较大困难。论文以渭北煤层气富集区为研究区,从该区韩城、合阳、澄城三大矿区开展地质研究工作,采集20余个煤矿的煤岩样品,进行煤岩煤质、显微组分、显微裂隙、扫描电镜、等温吸附、压汞孔隙测试、覆压渗透率测试、X射线-CT扫描、声发射等各类实验。结合地质资料和煤层气试井资料研究,分析了渭北地区煤层气储层物性特征及控制机理。主要成果和认识如下:(1)通过系统研究构造地质特征、地层沉积特征、水文地质特征和煤储层发育与展布特征,阐明了渭北地区煤层气富集区的地质特征,揭示了煤层气储层差异发育的地质控制机理。(2)通过分析煤层气储层含气特征、吸附解吸特征、孔裂隙发育特征和测井曲线响应特征,揭示了渭北地区煤层气储层物性特征及主控因素,并建立了储层物性的测井定量模型。(3)开展了渭北地区埋藏演化史、热演化史和生烃演化史的数值模拟,阐明了煤层气储层成藏演化特征,建立了煤层气储层成藏演化模式,揭示了成藏演化过程对煤储层物性的控制机理。(4)开展了不同温度下的煤岩等温吸附解吸实验,研究了不同温度下的煤储层气体吸附特征。利用气体吸附势理论,建立了温度、压力变化下的煤储层甲烷综合吸附模型。(5)开展了不同压力变化下的煤岩渗透率演化实验,阐明了气体滑脱、基质收缩和有效应力三大地质力学效应对煤储层裂隙和渗透率演化的控制机理,建立了压力变化下的渗透率演化模型。