本论文以准噶尔盆地南缘地区为研究区,开展了煤层气地质与储层综合研究工作,采集区内煤矿与煤层气井下煤岩样品,进行煤岩煤质、显微组分、扫描电镜、压汞实验、液氮吸/脱附实验和等温吸附等系统性实验。结合地质资料和煤层气测井、录井、试井及测试资料,分析了准噶尔盆地南缘地区煤层气地质、储层物性特征和含气性特征,探究成藏演化过程对煤层气储层物性及含气性的控制机理,建立了煤层气富集成藏模式,取得主要成果和认识如下:(1)通过系统研究区域构造地质特征、含煤地层沉积特征、水文地质特征和煤储层发育及展布特征,阐明了准南地区煤层气地质特征。(2)基于压汞实验、液氮吸/脱附实验和扫描电镜等实验,定量表征了煤孔隙分布、形态与结构特征及对渗透性的影响,系统揭示了煤储层吸附孔和渗流孔的分形特征,研究表明伴随煤体结构被破坏的程度增大,比表面积、孔体积和分形维数均呈增大趋势,孔隙结构复杂性增强。(3)开展了准南地区埋藏演化史、热史和生烃史的数值模拟,明确该地区煤储层演化特征,并建立煤储层成藏演化模式,揭示了储层埋藏史热史生烃史演化过程对煤储层孔渗特征的影响及生烃过程中阶段生气量对含气性的控制机理。(4)通过利用地球物理测井法,Kim法以及朗缪尔吸附法等多种含气量模型综合预测煤储层含气量,优化并构建了适用于准南地区煤储层含气量的预测模型,并结合实测含气量数据进行验证,效果较好。(5)系统剖析了准南地区煤层气含气性特征、富集规律及成藏主控因素。构建了准南地区煤层气在构造、煤层埋深、顶板岩性等多因素控制下的综合成藏模式,确定了褶皱和断层为煤层气富集的最主要控制因素:向斜轴部>逆断层周边>向斜周边>背斜周边>逆断层中心。