综合应用石油地质学、有机地球化学、构造地质学及盆地模拟分析等学科的理论和方法,以深入探讨东濮凹陷煤成气成藏主控因素为目的,对烃源岩热演化生烃史、煤成气分布特征、典型煤成气藏成藏过程进行了系统的研究。利用热模拟实验及盆地模拟技术对东濮凹陷石炭-二叠系烃源岩及其生烃演化特征进行研究。结果表明:(1)研究区石炭-二叠系煤岩、碳质泥岩、泥岩生烃潜力依次减小,干酪根类型以III型为主,部分II2型;(2)不同煤系烃源岩生气作用均可划分为5个阶段,在Ro=2.2%时进入大量生气阶段,煤岩生气能力最强,二次生烃相对于一次生烃,生烃能力均明显降低,干燥系数升高,且煤岩仍具有较强的生烃能力;(3)石炭-二叠系烃源岩主要存在东营末期和明化镇末期-现今两期生烃,主要生烃区集中在前梨园、葛岗集、孟岗集洼陷以及桥口-徐集地区。通过天然气组分、碳同位素、氩同位素等分析对煤成气进行判识,结果表明,研究区煤成气主要分布于文23、户部寨、马厂、胡状集地区,混合气主要分布于白庙、方里集、文西-刘庄地区;其中煤成气以沙四段、石炭-二叠系分布为主,混合气则分布于沙二、沙三上、沙四段和石炭-二叠系等多个层系。综合断层、砂体、裂缝发育特征及其时空有效性分析,结合天然气运移路径示踪等手段,确定研究区煤成气具有“断-砂匹配远源输导”的特征,断层活动性及断层与烃源岩的接触面积影响断层的输导性能,气源断层的凸面形态指向区为天然气的有利运聚方向。利用流体包裹体分析测试技术明确了研究区构造带煤成气藏主要为东营期一期成藏。通过断-盖配置关系及GOI分析气藏保存条件,表明盖层岩性及断-盖配置关系影响天然气的运聚和保存,北部文23、户部寨地区发育盐膏岩盖层、断接厚度大、保存条件较好,南部白庙、马厂地区发育泥岩盖层、保存条件较差。综合研究认为,研究区煤成气成藏主控因素主要包括:成熟气源岩-通源断层-圈闭的有效时空配置是煤成气成藏的关键因素、供气-保存条件互补关系控制煤成气富集规模、断-盖组合关系控制煤成气富集层系;并提出储量控制系数RCC对供气-保存条件进行量化表征。结合研究区不同构造带煤成气成藏共性和差异性特征建立了“单源供烃-断砂输导-单层系聚集”和“双源供烃-分路输导-多层系聚集”两种煤成气成藏模式。