沁水盆地南部煤层气单井产量低,造成经济效益不理想。为了实现煤层气和游离气的合采,有必要加强对游离气的研究。论文在前人研究基础上,运用岩心、录井、测井、分析化验和其他地质资料,首先对盆地天然气成藏条件进行了分析,然后以沁南郑庄―樊庄区块为例,从沉积和构造输导体两个方面分别探讨了砂体、断层、不整合和陷落柱对天然气运移的影响,其次鉴于煤层气藏与顶板砂岩气藏之间的共生性和单向转换性,提出了共生成藏微观输导体系,最后结合区域构造演化,分析天然气成藏过程,建立成藏模式,并预测了有利的合采区带。取得的认识如下:1、盆地古生界地层纵向上发育了煤岩、泥岩和灰岩三类烃源岩,其中煤岩占主导地位;储集层包括煤岩、碎屑岩和碳酸盐岩三种,为多类型气藏的发育提供了良好的储集空间;生储盖三者垂向上相互叠置,构成了多套有利的成藏组合,同时圈闭形成时间与烃源岩二次生排烃作用具有良好的匹配关系,这些均为煤系地层多类型气藏的形成提供了有利条件。2、沁南地区郑庄―樊庄区块煤系地层山西组和太原组砂岩分别主要为岩屑石英砂岩和石英砂岩,二者孔渗性均较差,属于致密砂岩;以煤岩、灰岩标志层等为依据,将山西组和太原组分别划分为三个和七个砂层组,各个砂层组砂体仅在局部井区较为发育,整体横向连续性较差,不利于天然气大规模侧向运移。3、顶板致密砂岩气藏以煤岩吸附气为主要气源,且与煤层气藏同处一个体系,当温压条件改变导致煤岩吸附能力降低,部分吸附气解吸沿微观孔裂隙向游离气发生转化;结合沁南地区埋藏史与热演化史,以樊庄固县子区块为例,定量探讨了古近系末期构造抬升过程中吸附气向游离气的转化;在此基础上,根据气体分子运动理论,以甲烷在煤岩孔隙中的运移机理为依据,对煤岩孔隙进行了划分。4﹑构造输导体中,寺头断裂和陷落柱群形成均晚于烃源岩二次生烃,同时这些构造附近煤层实测含气量偏低,说明二者均可以作为天然气运移的通道;沁南地区奥陶系顶部不整合面的空间结构和岩性配置决定了天然气在不整合面之下运聚成藏。5、结合区域构造演化,分析天然气成藏演化过程,建立不同地质历史时期成藏模式,同时基于煤系地层煤层气藏和顶板砂岩气藏的共生性,预测了二者有利的合采区带。