四川盆地南缘筠连煤层气区块是南方第一个成功开发的商业性区块,煤层气井具有“日均产量高,累计产量高,稳产期长”的产出特征,然而煤储层具有“高灰分、高含气量、高含气饱和度”的异常特殊性。为揭示川南筠连区块气体成因以及来源,以29口煤层气井产出气和4口煤矿煤样为研究对象,开展了煤岩学、碳同位素、流体包裹体,产出气组分、碳氢同位素实验,结合区域构造演化与盆地模拟结果,系统揭示了研究区煤层气的成因类型、气体来源与运移规律,建立了本区煤层气富集成藏模式。结果表明:乐平组煤岩碳同位素值平均为-23.1‰,显微组分以镜质组为主,其次为惰质组,不含壳质组,烃源岩主要为III型(腐殖型)干酪根。产出气组分以CH₄为主,重烃含量极低,属于极干性气体,δ¹³C₁平均为-34.1‰,δ¹³C₂平均为-31.2‰,表现为正碳同位素组成序列,δD₁值平均为-131.3‰。产出气为高-过成熟阶段的热成因气,气体类型为油型气,烃源岩为腐泥型干酪根,与煤系地层为腐殖型干酪根结论不符。结合研究区地质背景,通过区域气源对比,认为上二叠统乐平组产出气为自生自储式煤层气与下生上储式页岩气的混合气。显微裂隙交叉切割关系、包裹体定向排列方向以及均一温度的双峰特征表明煤层气成藏过程分为两期,分别为早白垩世生烃高峰期和晚白垩世构造抬升期。盆地模拟结果显示,龙马溪组页岩气在燕山期抬升过程中沿断层向上运移,被乐平组煤层捕获,形成“下生上储”式混合气藏,煤层高含气量得益于页岩气补充及煤系地层较强的封存能力。