论文以临兴地区深部煤层气储层及资源赋存的特性为研究对象,立足于深部煤储层钻测井、地震等地质资料,开展了煤的物质组成、覆压孔渗、低温液氮吸附、CO2吸附和高温高压等温吸附/解吸实验等测试研究。基于“煤化作用分异-生烃期次剖析-温压特性影响-吸附孔控制-地质作用控藏”这一主线,精细描述了深部煤储层及煤的发育特征,恢复了煤系地层埋藏史、关键生烃期次,量化表征了深部煤储层煤不同尺度的微观孔隙发育特性,揭示了高温高压条件下煤的吸附/解吸特性,剖析了深部煤层气的富集成藏规律,建立了深部煤层气富集区研究的评价指标体系,主要成果和认识如下:(1)基于深部煤储层钻测井地质资料,结合数值模拟研究方法,恢复了临兴地区煤系地层埋藏史、热史和煤的成熟度史,阐明了煤层气储层成藏演化特征,揭示了临兴地区煤储层大埋深、高温压、煤变质程度差异分布的规律。8+9号煤层埋深为1086～2158 m,平均为1870 m;煤储层地温为38.4～63.0℃,储层压力主要为10.0～20.5 MPa;煤的最大镜质体反射率主要为1.06～1.5%,在岩浆热事件影响区,可增大至3%以上。通过显微镜下观察流体包裹体的岩相学特征,分析包裹体均一温度的分布规律,同时,与煤系地层埋藏史、煤成熟度史的恢复结果相结合,揭示出临兴地区煤系地层存在两个关键生烃期次。明确出关键生烃期的发生,为临兴地区深部煤层气的富集成藏奠定了气源基础。(2)依据煤低温液氮吸附和CO2吸附测试分析,阐述了煤的微观孔隙发育特征。指出在1.7～100nm孔径范围内,10～100 nm的孔隙主要贡献了煤的孔隙体积,2～3 nm的孔隙主要贡献了煤的孔比表面积。在0.489～1.083 nm孔径范围内,超微孔的孔径分布呈双峰型,两个峰值区间分为0.56～0.62 nm和0.82～0.88 nm,超微孔的孔比表面积占吸附孔总孔比表面积的98.79～99.52%。指出在深部高压条件下,超微孔对深部煤层气的吸附/解吸特性的影响起到决定性控制。同时,阐述了不同变质程度煤的孔体积、孔比表面差异发育的特征规律。(3)针对深部煤储层高温、高压的特殊地质条件,开展了煤的高温高压等温吸附/解吸实验。揭示出煤的吸附特性受温度负效应和吸附压力正效应的双重控制,煤的变质程度通过影响煤孔体积和孔比表面积的发育特性,从本质上控制着煤的吸附特性。从热力学能量变化的角度,诠释了煤吸附甲烷难易程度的微观能量变化控制机理。在煤吸附甲烷过程中,随着温度和压力的变化,总是伴随着吸附势、吸附空间及表面自由能等微观能量的变化。揭示出高温高压条件下亦存在解吸滞后效应,应用Frechet距离可以量化评价解吸滞后效应的强弱,温度的升高会使滞后效应逐渐变弱。探讨了多种含气量预测方法与预测模型的适用性,指出吸附势理论在深部煤储层含气性研究方面具有优势,即考虑温度、压力、煤变质程度三个关键地质参数,又充分体现煤微小孔对吸附甲烷的影响。(4)对临兴地区深部煤层气的富集成藏类型进行了解剖,总结出煤变质程度、温压条件及地质条件控制了深部煤储层含气量的差异分布。指明煤的吸附特性、储层温压、沉积条件、构造条件及水动力条件是影响深部煤层气富集成藏的5个关键控因,同时,建立了临兴地区深部煤层气富集区研究的评价指标体系。