本论文通过野外踏勘、系统采样、测试分析、资料整理对涟源凹陷石炭-二叠纪煤系气地层含煤岩系沉积环境、烃源岩分布、有机地化特征、储集特征、共生组合特征及有利区等方面进行了分析,得出如下结论:(1)涟源凹陷测水组、龙潭组煤系地层沉积环境均为海陆交互相,测水组煤系地层沉积于障壁岛-泻湖沉积体系,发育2个三级层序;龙潭组煤系地层沉积于潮坪-三角洲沉积体系,发育3个三级层序,且SQ1多地缺失。(2)涟源凹陷测水组煤岩厚度高值区主要分布在中部地区,高值区内可采煤层平均厚度大于4m;龙潭组煤岩厚度高值区主要分布在东部地区,高值区内可采煤层平均厚度大于2.5m。涟源凹陷测水组与龙潭组泥页岩厚度由凹陷边缘至中心逐渐增大,整体上厚度均较大,且测水组泥页岩平均厚度大于龙潭组。(3)涟源凹陷测水组与龙潭组煤岩显微组分以镜质组为主,惰质组为辅,以无烟煤为主,瘦煤为辅。涟源凹陷测水组与龙潭组泥页岩有机质类型主要为Ⅱ₂型与Ⅲ型;测水组泥页岩TOC与Ro主体上自北向南依次增大,龙潭组泥页岩TOC与Ro主体上由东部与西部向中部依次增大;泥页岩有机质均处于高成熟-过成熟阶段。(4)涟源凹陷测水组与龙潭组煤岩煤体结构主要为碎裂~糜棱结构,孔隙度主体在8%~20%之间,以平行板状孔与四面开放的尖壁型孔为主,水平渗透率小于0.1m D,钻孔含气量主要介于5~20 m~3/t。涟源凹陷测水组与龙潭组泥页岩矿物成分以石英为主,脆性指数基本均大于0.4,粘土矿物含量平均为32.5%,孔隙类型以四面开放的尖壁型孔与两端开口的柱状口为主,平均孔径为4.04nm,最大吸附量平均为7.15 m~3/t,兰氏压力平均为5.57MPa。(5)涟源凹陷测水组发育5种岩相组合模式,自北向南发育3个主煤系气组合模式,2个次煤系气组合模式;涟源凹陷龙潭组发育4种岩相组合模式,自西向东发育1个主煤系气组合模式,3个次煤系气组合模式。(6)通过分析涟源凹陷煤系气地层气源条件、保存条件与开发条件的相关参数,运用多层次模糊评价方法优选出:测水组煤系气有利区分布在凹陷的中部地区,即:渣渡矿区、冷水江矿区、金竹山矿区所在的位置;龙潭组煤系气有利区分布在凹陷的东部地区,即:斗笠山矿区与洪山殿矿区所在的位置。