含煤岩系具有丰富的非常规天然气资源,将含煤岩系及其中的煤系气作为一个整体开展系统的研究,对于指导煤系非常规天然气的勘探开发以及实现“三气”共采具有重要的理论意义和实践价值。本文在借鉴含油气系统理论研究的基础上,结合煤系非常规天然气的特点及与常规油气的区别,厘定了煤系非常规天然气系统的概念、研究内容和研究方法,并以沁水盆地含煤岩系为研究对象,在充分分析区域地质背景的基础上,根据前期钻、测井资料和区域内相关参数,利用Petromod数值模拟来反演盆地的“三史”演化过程,最后根据地质作用要素和过程对研究区进行区块划分,优选出煤系非常规天然气共探共采有利区:(1)煤系内主要烃源岩为煤层和暗色泥岩,根据烃源岩厚度、质量和成熟度分析,煤层及暗色泥岩均具有较强的生烃潜力,且在平面上,盆地南部沁水-晋城一带、盆地北部阳泉一带和盆地中心沁县-榆社一带为烃源岩发育有利区;(2)储集层为煤层、泥页岩和致密砂岩,通过对储集层厚度、含气量、渗透率、储层压力等的研究分析,盆地南部沁水-阳城一带最有利,其次为盆地北部阳城和中心沁县-榆社一带;(3)沁水盆地“三史”模拟结果显示盆地经历了两次大的沉降,至晚三叠纪末期,盆地埋深达到最大,此时煤系经历的最大古地温在130℃左右,烃源岩成熟度达到0.80~1.30%,进入第一次生烃高峰;白垩纪末期,由于岩浆侵入的影响,盆地出现异常地温,最大古地温在260℃左右,煤系烃源岩成熟度达到2.63~4.02%,进入第二次生烃高峰;(4)根据“三史”演化结果,结合生储盖组合关系分析,得出沁水盆地煤系非常规天然气系统的关键时刻为白垩纪末期,即第二次生烃结束,之后进入调整、改造、富集与破坏阶段;(5)通过对沁水盆地不同区域煤系非常规天然气系统地质要素和作用综合对比分析,将盆地南部沁水-阳城一带划分为最有利的煤系非常规天然气勘探开发区域,其次为盆地北部寿阳-阳泉一带,盆地中部沁源-沁县一带异常高压区值得进一步探究,其他区域受资源丰度和构造的限制为盆区内不利区域。