以准噶尔盆地南缘阜康矿区煤储层为研究对象,选取矿区内不同井田(CS井田、砂沟井田、白杨河井田、FK井田)、不同主力煤层(39号、41号、42号、44号煤)的煤样,在钻孔数据整理、实验测试和理论分析的基础上,开展煤储层空间展布和物质组成在平面上和垂向上分布特征的研究,明确了煤层厚度西薄东厚,平面上各层段煤厚的非均质性较强,变异系数自西向东逐渐增大,垂向上各层段煤厚的非均质性较弱;煤层埋深东西两侧深、中部浅;宏观煤岩类型以半亮煤和半暗煤为主。显微煤岩组分在平面上呈镜质组东西高、中部低,惰质组东西低、中部高,壳质组自西向东逐渐降低的规律,垂向上各煤层显微煤岩组分无统一变化规律;平面上镜质组非均质性弱,惰质组和壳质组非均质性强,垂向上显微煤岩组分变异系数先升高后降低;水分含量西高东低;平面上灰分含量整体较低;挥发分东、西部高,中间低,平面上水分变异系数较低,非均质性较弱;灰分、挥发分非均质性自西向东逐渐增强;垂向上由浅及深水分、灰分、挥发分的非均质性均逐渐减弱;R_o,max自西向东逐渐增大,且随埋深增加逐渐增大,平面上变异系数较小,非均质性较弱,垂向上变异系数浅部高、深部低。精细表征了煤储层孔隙特征、渗透率、含气性及其非均质性特征,揭示了孔隙度在平面上呈西低东高的趋势,且随埋深增大呈先增后减的趋势;孔隙度非均质性平面上由西向东逐渐增强,垂向上变化较小;孔隙从微孔到大孔均有发育,且以过渡孔和大孔为主,孔隙连通性较好,孔隙度非均质性自西向东逐渐增强,垂向上非均质性较稳定。渗透率平面上呈西低东高的分布趋势,垂向上主力煤层渗透率整体由浅及深逐渐减弱,非均质性自西向东逐渐增强;平均甲烷浓度、二氧化碳浓度分别为78.10%、15.46%,均在砂沟井田非均质性较强,其余井田非均质性较弱。结合研究区构造特征、沉积演化、煤层火烧和高浓度H₂S,揭示了地质构造、成煤环境、煤层火烧和高浓度H₂S,对煤储层空间展布、变质程度、煤岩煤质孔隙特征、渗透率和含气性等非均质性的控制机理。区内向斜构造对煤层气的富集最有利;聚煤中心的迁移导致煤层厚度、灰分含量出现非均质性,孔隙中矿物充填增多孔容逐渐减小,储层顶底板封盖性增强;煤层火烧导致浅层灰分含量增高,产生的CO₂置换出CH₄,使其浓度降低,孔裂隙增多,形成储水层,利于深部次生生物气富集;H₂S溶蚀孔隙中充填的矿物成分,增大了储气空间。论文的研究成果对阜康矿区复杂储层条件下的煤层气井的井位选择和排采层位确定具有理论意义和实际意义。