在分析鄂尔多斯盆地南部旬宜探区石炭系太原组成煤环境基础上,结合古地貌分析和沉积相研究,明确了太原组聚煤特征。利用工业分析、扫描电镜、等温吸附等实验分析手段,并且结合测井建模评价的方法,明确了煤层的煤岩和煤质、储集物性、含气性等特征,剖析总结了深层煤层气富集控气要素和成藏特征,从而指出了下一步有利区带。结合煤层气勘探实践,明确了深层煤层气具备良好的勘探前景。研究表明:(1)旬宜探区石炭系太原组煤层发育受潮坪泥炭坪、潟湖泥炭坪2种成煤环境影响。受成煤环境和沉积古地貌影响,煤层分布具有“西薄东厚”的聚煤特征。(2)煤岩类型以亮煤—半亮煤为主,煤体结构以原生—碎裂结构为主,发育植物胞腔孔、黄铁矿与黏土矿物晶间孔、割理裂隙等储集空间类型。(3)煤层含气量介于15.8~25.6 m³/t,含气性中等—较好。煤层气富集受控于成煤环境、构造演化、保存条件等因素。(4)西北斜坡区具有断层不发育、地层常压、地层水动力弱,煤层埋深大的特点,是深层常压煤层气勘探有利区;东南断坡区具有断层较发育、地层低压、地层水动力较强,煤层埋深中等的特点,是中深层低压煤层气勘探有利区。位于东南断坡区的PZ1井煤层压裂测试获低产气流,展示了鄂尔多斯盆缘复杂构造带深层煤层气具有较好的勘探前景。