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本文以沁水盆榆社东地区煤系气（煤层气、页岩气、致密砂岩气）为研究对象,基于研究区10口钻孔的岩芯样品,运用TOC测试、Ro,max测试、有机质热解、全岩/黏土矿物分析、扫描电镜、高压压汞、N2和CO2吸附、覆压渗透率测试、扩散系数测试、等温吸附等现代分析测试手段,对煤系非常规储层的储层特征进行研究,同时运用数值模拟方法研究煤系气复合成藏过程。阐明了研究区煤系非常规气储层特征。其物质组成,煤层和页岩无机矿物成分以黏土矿物为主,致密砂岩以脆性矿物为主;有机质类型为III型干酪根,有机质丰度较高,热演化程度处于高过成熟阶段。三类储层中煤的微孔较少,大孔较多,并表现出低表面积高孔体积的特点;页岩和致密砂岩孔径分布主要集中在微孔,提供了大量的比表面积;同时基于扫描电镜照片和PCAS软件,发现了页岩孔隙越趋于“圆”形,其表面越光滑结构复杂度越低,孔隙越趋于狭长形,其表面越粗糙结构复杂度越高这一规律;三类储层渗透率煤层最高,其次是致密砂岩,最小是页岩,致密砂岩水平扩散系数比垂向扩散系数高出两个数量级,页岩的垂向扩散系数低于致密砂岩,表明在相同的条件下,致密砂岩的扩散速率更高;吸附能力煤层远大于页岩,页岩和致密砂岩的整体含气量较好,但垂向分布规律较差。基于沉积特征、层序地层特征和水文地质条件,划分出研究区煤系地层内的4大含气系统及5个有利层段,厘定不同储层叠置组合形式,划分出7个混合储层的组合类型。并得出III和VI两种类型在有利层段中不发育,每个层段都是I型单煤储层所占比例最高,其次是II型单泥储层和IV型煤-泥混合储层,再次是VII型煤-泥-砂混合储层,最不发育的是V型泥-砂混合储层这一分布规律。在上述工作基础上,构建了描述甲烷在地质历史中的生、运、聚、散等过程的地质模型和数学模型,并进行计算机编程,开发出适用于煤系非常规气成藏史模拟的模拟软件（UCGHS）,模拟结果显示,可将研究区成藏过程和成藏模式划分为5个阶段,即成藏初始阶段、早期成藏/深埋成藏阶段、成藏停滞-散失阶段、全面高强度聚集成藏阶段、二次充注与散失阶段。其中,第二、第四阶段对煤系地层各类储层中气体的聚集和富集具有重要的作用,第五阶段对气藏的保存具有决定性作用。