鄂尔多斯盆地位于华北地台西部,基底为太古界及下元古界变质岩系,是一个整体升降、构造简单的大型多旋回克拉通盆地,煤炭、油气资源丰富。本文以上古生界石炭—二叠系富有机质泥页岩为研究对象,通过对野外露头和岩芯的观测、采样;地化参数和物性参数等测试分析;薄片鉴定、扫描电镜分析、X射线衍射分析等方法和手段,应用沉积学、有机地球化学、非常规油气地质等理论,重点研究了富有机质泥页岩厚度及分布、有机质类型及含量、成熟度、生烃潜力等页岩气成藏条件和泥页岩储层物性、矿物组成、孔缝发育程度等储层特征,并结合气测显示等资料对上古生界石炭—二叠系页岩气资源潜力区进行了预测。研究结果表明:鄂尔多斯盆地上古生界石炭—二叠系富有机质泥页岩主要分布在海陆过渡沉积相中,以沼泽相和三角洲相较为重要,前者是由于煤层的伴生对生烃有一定贡献,而后者中三角洲平原和前三角洲分别为碳质泥页岩和厚层暗色泥页岩提供了理想的沉积环境。海陆过渡相泥页岩的主要特点是常与煤层、灰岩、致密砂岩等互层,纵横向变化快,单层厚度小,累计厚度大,有机碳含量(TOC)相对海相、陆相泥页岩较高,一般分布在0.65~29.18%之间,平均大于2.1%。有机质类型以混合型—腐殖型为主,热成熟度(Ro)分布范围在1.0~3.0%之间,处在成气高峰阶段,有利于页岩气的形成。作为储集层海陆过渡相泥页岩平均有效孔隙度集中在4%左右,渗透率集中在0.01~1×10-3μm2范围内,属于特低孔、特低渗型储集层;海陆过渡相泥页岩中发育多种类型的孔隙和裂缝,包括粒内溶蚀孔、粒间微孔、有机质排烃残余孔等;裂缝主要包括成岩裂缝和构造裂缝,它们既为页岩气提供储集空间,也为页岩气产出提供运移通道。综合各项地质参数的评价,采用信息叠合,预测鄂尔多斯盆地上古生界石炭—二叠系页岩气藏最有利发育区位于在盆地东部神木—绥德—延长一带的山西组,盆地北部乌审旗—杭锦旗—东胜—神木与鄂托克旗—盐池一带的太原组以及盆地东北部靖边—横山—榆林—神木一带的本溪组。初步预测上古生界石炭—二叠系山西组页岩气资源量至少在2.1 ×108m3以上,本溪组页岩气资源量至少在3.2× 108m3 以上。