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鉴于目前对煤系非常规气含气系统及关键层仍需要系统性的研究，论文基于沉积学、层序地层学、地球物理测井和数学理论等，以山西晚古生代含煤岩系为研究对象，提出了测井层序地层的研究方法，构建了基于层序-沉积-测井的含气系统关键层高分辨率识别技术，系统的描述了关键层特征并进行定义，探讨了含气系统的层序控制机理并建立了其时空配置模式，主要取得了如下成果： （1）通过对自然伽玛数据序列的处理，提出并构建了基于累积和控制图（CUSUM_IEEMD）的测井层序分析方法，该方法所得的检验量周期性显著、突变点明显，与传统层序地层学所识别的地层旋回和层序界面对应，由此划分为4个二级层序和13个三级层序，建立了测井层序地层格架，格架内的沉积演化经历了自障壁砂坝-泻湖潮坪、碳酸盐潮坪至浅水三角洲、河流相的沉积过程，层序地层充填模式为受海平面变化控制的陆表海缓坡盆地层序充填模式。 （2）基于对测井电阻率数据的处理分析，运用IEEMD-Wavelet降噪后的迭代自组织数据分析算法（ISODATA分类）方法识别隔水阻气关键层，该层一般发育于地层基准面上升旋回末期，由此构建了基于层序-沉积-测井的含气系统关键层高分辨率识别技术，即含气系统关键层需是具有CUSUM_IEEMD正高值突变点且ISODATA分类级别为D~I级的较厚层泥质岩或粉砂岩层段。对五个含气系统的发育情况和含气性进行综合评价，认为系统Ⅳ和系统Ⅱ较优，其次为系统Ⅲ、系统Ⅰ和系统Ⅴ。 （3）总结了区域煤系含气系统关键层的各项参数下限，进而明确了含气系统的关键层是全区普遍发育且连续性较好的厚度超过5m、渗透率低于1×10-4mD、突破压力超过15MPa且以微孔为主的致密的泥岩、（含）粉砂质泥岩或泥质粉砂岩层段。 （4）探讨了层序地层对含气系统内烃源岩、储层和关键层的控制机理，层序地层基准面上升有利于烃源岩的发育，地层基准面下降有利于砂岩储层的发育。建立了含气系统的时空配置模式，层序地层格架限定了含气系统的物质及物性基础，一个完整的含气系统自下而上依次为高位体系域-低位体系域-海侵体系域，可存在一个或多个该组合。陆表海环境下，海侵的发生有利于含气系统的发育。