沁水盆地位于山西境内,自古生代开始即属于华北盆地群并一同演化,是华北地区保存最完整的含煤盆地,经历了多期构造运动,沉积了太原组、山西组煤系地层,煤层厚度稳定,热演化程度高,蕴含了丰富的天然气资源。自晚三叠纪以来,沁水盆地与华北盆地群分离出来,开始独立演化。近年来许多学者对沁水盆地做了大量工作,研究了盆地的沉积、构造等特征,并初步预测了盆地资源量,对本文的研究有所帮助。 文中以盆地模拟的方法,利用已有的钻井等基础地质资料并结合前人的研究成果,开展了盆地地史、热史、生排烃史、运聚史研究,并在此基础上预测了有利区。 研究发现盆地自三叠纪末期开始隆升遭受剥蚀,利用镜质体反射率、声波时差法等恢复了盆地三叠纪以来的剥蚀厚度,累积剥蚀厚度大约2000-3000m,其中盆地边缘剥蚀较大,并且编制了沁水盆地煤系地层残余厚度图,在此基础上进行了地史模拟,发现盆地经历了两次大的沉降,最大埋深超过3500m。通过分析整理已有钻井的地温、镜质体反射率等资料,进一步对盆地做了热史分析,认清了盆地热演化过程,发现石炭纪至三叠纪时期,沁水盆地处于正常地温场阶段,最大古地温在120℃-150℃附近,晚三叠纪末期,由于岩浆侵入的影响,盆地出现异常地温,地温梯度局部差异较大,最大古地温可达220℃以上,盆地的差异热演化比较明显。 由于这两种不同的热演化阶段促使沁水盆地出现了二次生烃作用,一次由于稳定沉降,埋深较大发生了生烃作用;一次由于异常古地温补偿了埋深的不足发生了生烃作用,两次生烃作用使得盆地煤系地层含气量很大,天然气资源丰富。综合地史和热史模拟,进行了盆地生烃史模拟,初步计算了盆地总的生烃量,并利用国内外学者对不同盆地排聚系数的研究成果,结合沁水盆地实际地质条件,估算了盆地的游离气资源聚集量和有利聚集区,最终发现盆地中部深陷区沁源一带为有利聚集区,资源量较大;其次为盆地南部地区郑庄樊庄地以及晋中断陷,而盆地边缘带最差。