渤海湾盆地大城区块深部煤层气资源丰富,前期深部煤层气井开发取得了超过1.1×10⁴ m³/d的产量,具有较大的勘探开发潜力,但是深部煤层的含气量、赋存状态及储层特征非均质性不明确,制约了深部煤层气大规模高效开发的进程。针对这个问题,首次开展了大城区块太原组10号煤层保压取心及分析测试,分析了深部煤层含气性及煤储层的非均质性特征,并提出了相应的开发策略。结果表明:深部10号煤储层纵向上煤岩、碳质泥岩、砂岩、泥岩交替发育,岩性的交替发育使煤层的煤质、物性、孔裂隙、岩石力学特征的纵向非均质性变化大,总体10号煤层上部煤体结构较完整,下部较破碎,煤层中下部2 m左右厚度的岩层受岩浆热液侵入影响,煤岩变质程度较高;煤层气保压取心含气量测试消除了损失气对含气量测试的影响,得到了大城区块深部煤层准确的含气量,10号煤层含气量大小为0.3~17.8 m³/t,煤层纵向含气量变化大,10号煤层纵向上的含气量呈现先变小后变大再变小的趋势;高温高压等温吸附实验显示10号煤层顶部的理论吸附量小于实测含气量,煤岩达到超饱和状态,深部10号煤层甲烷呈现吸附气和游离气共存的赋存状态,游离气的占比达到24.2%,游离气主要分布在煤层顶部,岩性及煤岩煤质的非均质性使含气量及赋存状态变化大。优选深部高含游离气,原生结构煤,物性好,割理裂隙发育的煤层顶部为钻井和压裂开发的甜点段,并在该段进行水平井的钻井和压裂。成果为大城区块深部煤层气及同类煤层气资源的勘探评价和规模开发提供了重要的指导作用。