二连盆地为我国典型低煤阶褐煤分布区,煤层气资源丰富。煤层气富集成藏机制认识不足及勘探开发技术不明确,制约了该区低煤阶煤层气勘探开发。为此,本论文以二连盆地霍林河、吉尔嘎朗图凹陷为例,从煤层气成藏地质条件、煤层气成因、生物成因气模拟实验、保存条件等方面研究了低煤阶煤层气富集机制,从煤层气的生成条件、储集条件、保存条件(盖层、构造、水文等)等方面深入分析研究区煤层气“源岩-储层-盖层”组合特征,总结煤层气成藏主控因素及富集规律,建立了富集模式。并以研究区三种类型共七口煤层气井为重点解剖对象,结合研究区煤储层特征,以及不同试验井型的试验效果等,指出了制约二连盆地低煤阶煤层气勘探开发的关键工程因素,综合煤层气藏地质及勘探开发工程因素评价二连盆地低煤阶褐煤煤层气勘探潜力。论文主要取得以下认识:1)浅水湖盆聚煤环境下凹陷中部—缓坡带巨厚煤层发育,提供了丰富的煤层气资源。二连盆地经历多期断陷和反转作用后最终发展演化为拉张型断陷坳陷型盆地,经历了5个演化阶段,在盆地构造演化的萎缩期发育主力含煤地层赛汉塔拉组,滨浅湖泥炭沼泽为主要的成煤环境。浅水湖盆聚煤环境下凹陷中部—缓坡带巨厚煤层发育,陡坡区煤层发育较差,厚度薄且分叉明显。吉尔嘎朗图凹陷厚煤层主要分布于中洼槽的中部-缓坡带,煤层最厚超过300m;霍林河凹陷存在两个富煤中心,分别位于煤盆北部翁能花向斜和南部西南向斜的缓坡区。研究区煤层含气量一般1-6m~3/t,煤层气资源丰度可达2.65~2.81×10~8m~3/km~2。2)研究区煤层气为生物成因气,煤层具备生物气生成条件。实测煤层气甲烷碳同位素介于–60.3‰~–65.3‰,氢同位素介于-216‰~–269‰,气组分以甲烷为主,为生物成因气,且主要为二氧化碳还原型生物气。研究区煤样本源微生物分析及原位产气模拟实验结果证实:(1)检测出煤岩样品中产甲烷菌普遍存在;(2)原位条件下煤样在实验室不添加任何物质情况下仍产气,现今仍有生物气生成;(3)添加接种物能促进煤层快速产气,提高产气效率。3)研究区主力含煤地层赛罕塔拉组沉积后构造未发生强烈变形,总体构造相对简单,有利于煤层气藏的封闭保存;含煤段堆积过程中浅水湖泊周期性出现使得煤层上覆泥岩周期性发育,煤层上覆地层20m内泥岩累计厚度5-20m,稳定分布于凹陷中部-缓坡带,与巨厚煤层形成良好的储盖组合,利于煤层气的保存;凹陷为不对称箕状向斜,凹陷中部为汇水承压区,水动力侧向封堵利于煤层气富集,同时水化学特征利于次生生物气生气。4)厚煤层发育区、具备生物气生成以及良好的封盖条件并处于水动力承压区为研究区煤层气富集成藏的关键,建立断陷盆地富煤区生物气+承压水封堵煤层气富集模式。提出低煤阶煤层气煤层气选区评价参数标准,优选出吉尔嘎朗图凹陷中部-缓坡带L12-S88有利区和霍林河凹陷翁能花两个有利区,筛选出二连盆地巴彦花、赛罕塔拉、包尔果吉、呼仁布其、阿南等5个有利目标,总资源量3172×10~8m~3。5)研究区煤层在平面上分叉、变薄明显,垂向上厚煤层发育多层夹矸或薄层夹层,直接影响煤层气渗流通道的连通;显微组分、灰分在平面及垂向上呈现非均一性,影响煤储层物性。同时研究区煤储层孔裂隙特征表明煤储层原生组织孔隙高度发育,但主要以微小孔、中孔为主。上述煤岩宏观、微观特征表明研究区煤储层具有较强的非均质性,对原有煤层气勘探开发成功经验造成极大挑战。以研究区三种类型共七口井为研究对象,分析了不同试验井型的试验效果,结果表明:洞穴井、U型井工艺地质适应性均较差,不能有效改造储层,仍需进一步试验;直井分层压裂技术纵向上对有利煤分层形成有效改造,提高资源的利用效率,是适应于二连盆地的煤层气勘探开发技术体系。