大港探区石炭-二叠系作为深层油气勘探的新领域,虽然已经取得了一定的油气发现,但是其油气生成过程、资源潜力大小等尚不明确。本文首先运用地球化学、测井和录井资料相结合的方法对煤系烃源岩进行了评价,基于沉积埋藏史、热史和生烃史分析,提出了石炭-二叠系烃源岩生烃过程的多样性,然后运用密闭体系生烃热模拟实验恢复了有效油气成藏的油气生成过程,通过不同生烃过程的烃源岩生烃动力学分析,得到了不同生烃过程的油气生成模式。本文探讨的石炭-二叠系煤系烃源岩油气生成多样性,为研究区油气资源评价提供了地质和地球化学依据。通过基础地球化学分析,认为大港探区山西组和太原组煤系烃源岩有机质丰度好到中等,有机质类型主要以Ⅲ型为主、II₂型次之,生油能力较差,主要以生气为主。基于对大港探区石炭-二叠系不同生油气阶段的单井沉积埋藏史-热史-生烃史的分析,并根据烃源岩起始成熟度不同划分出5种有效成藏的生烃过程:一次生烃(早期中止低熟)过程、一次生烃(早期中止成熟)过程、二次生烃(早期低熟)过程、二次生烃(早期成熟)过程、三次生烃过程。通过对这3类5种生烃过程进行生烃热模拟实验,分析烃类的产率变化特征及生烃动力学特征得出:二次生烃(早期低熟)过程中止油气处于低成熟阶段,以生油为主,生气量少;二次生烃(早期成熟)过程中止处于生油高峰阶段,开始有大量的油气生成,三次生烃过程中止处于湿气阶段,生油减少,以生气为主。基于此,建立了3种有效成藏的生烃过程的油气生成模式:二次生烃(早期低熟)过程主要发生在孔店低凸起附近,现今油、气生成率分别为11.6%和26.5%;二次生烃(早期成熟)过程主要发生在岐口凹陷附近,烃源岩进入生油高峰阶段,现今的油、气生成率分别为8.7%和31.8%;三次生烃过程主要发生在南皮凹陷,现今油、气生成率分别为1.7%和35.6%。