海陆交互相沉积环境下特有的岩性多样、旋回性叠置沉积产物——煤系,具备了煤系气共生成藏及合探共采的基础和可能,亟需开展创新性探索。本文力求全面地表征煤系气储层输导体系发育特征及其地质控制效应,探究多因素耦合作用下煤系气运移机理及赋存规律,揭示煤系气共生成藏效应及有效含气层段地质选择过程。以沁水盆地太原组–山西组煤系为研究对象,采用资料调研→野外勘探→实验测试→数值模拟→示范工程剖析→理论升华的综合研究思路,以分异–互联储层控气机理调控下煤系气共生成藏效应及有效含气层段地质选择过程为核心科学问题开展系统研究。凝练出以下主要认识:(1)精细评价了煤系气共生成藏基础地质条件:指出了煤系烃源岩有机质类型为III型干酪根,整体处于高–过成熟热演化阶段,聚集有机质煤不仅具有相对良好的物性条件,同时具备了极好的生烃潜力,对区内煤系气共生成藏潜力起决定性作用。有机–无机组分控制了煤系气储层孔裂隙系统的发育程度,依据控气作用差异性将全尺度孔裂隙系统(TPV)划分为束缚孔系统(IPV)和自由孔系统(MPV),前者控制了煤系气储层的吸附性能,后者则决定了煤系气储层的渗透能力;(2)深入阐释了煤系气储层控气机理及其地质控制效应:创新地提出变孔压缩系数理念并依此反演了深部煤系气储层输导体系地质响应规律。构建了多因素耦合作用下煤系气综合传输模型,阐述了煤系气运移/传输机理。综合运用直接法和间接法优选了煤系气原位含气性评价方案,剖析了原位煤系气含量的地质控制效应,阐明了深部煤系气差异性分段式赋存规律;(3)详实剖析了煤系气共生成藏地质演化过程及共生成藏效应:划分出源–储综合体系叠置配套期、初次生烃高峰期、生烃停滞–动态调整期、二次生烃高峰期和共生调整定型期五个煤系气共生成藏地质演化阶段,明确了煤系气共生成藏关键期。建立了煤系气储层输导体系地质演化模式并定量评价了煤系气运移和赋存规律的阶段式地质演化过程。揭示了区内煤系气共生成藏效应并剖析了煤系气共生调节机制;(4)系统判识了煤系气有效含气层段时空发育规律并阐明了其地质选择过程:识别出煤系气共生含气层段空间规律性间断式分布特征,划分了煤系页岩气主导型共生气藏、煤层气主导型共生气藏和多元型煤系气共生气藏三类深部煤系气共生成藏组合类型。明确了煤系气共生有效含气层段需要同时兼具优势的生、储、盖组合配置——煤层发育程度决定了有效共生含气层段的发育程度,埋藏条件造就了共生煤系气优势气藏类型的差异性,有机–无机组分与物性特征限制了煤系页岩气和煤系砂岩气的成藏潜力。证实了区内广覆式共生煤系气藏具有气源同源性,揭示了有效含气层段多阶段分异性时空演化的地质选择过程。该论文有图226幅,表19个,参考文献300篇。