我国煤储层受构造活动影响较大,地质条件较为复杂,使煤层气储层普遍具有高非均质性特点。作为煤储层的一种地质现象,煤储层的非均质性具有明显的空间特征,表现出高层间非均质性,平面非均质性和层内非均质性。本文通过进行煤储层三维地质建模研究,为煤层气储层的定量表征提供了新思路与技术,同时为煤层气藏进行数值模拟以及其有利区预测提供基础。根据高分辨率层序地层学原理,依据研究区钻井岩芯的各种沉积特点、测井特征分析以及各种沉积相标志,结合区域沉积背景,在寺家庄矿区太原组地层中识别出三角洲、障壁海岸、碳酸盐潮坪3种沉积相类型,5种亚相,9种微相。通过对研究区钻孔岩芯、沉积相类型定义以及测井曲线响应特征进行对比,研究区太原组划分为6个三级层序,建立了研究区煤储层层序地层格架。针对煤层厚度薄的特点,利用谱蓝化提频技术以及有色反演方法对原始地震资料进行提频处理,有效提高了地震资料的分辨率,辅助了对9号和15号煤层的识别和精确追踪。通过进行层位标定,识别了9号煤层及15号煤层所形成的反射波层。通过提取方差,混沌和蚂蚁等属性,通过综合运用地震数据处理及属性提取的方法实现了对煤层中的断裂及陷落柱的有效识别和解释,解释断层95条,识别陷落柱12个。分析多种储层建模方法,由于原始沉积控制了储层的宏观非均质性,相的交替是限制储层性质的基本因素,因此需将确定性地质统计插值与随机模拟相结合使用。在属性模拟中,随机建模方法能更好的反映煤层的非均质性。文章通过精细构造解释及测井解释等资料,首先建立了研究区的断层模型和层面模型,再通过平面网格设计及纵向小层剖分最终建立了研究区太原组煤层的构造模型。然后运用随机建模方法对研究区太原组地层进行了岩相建模,在综合建模的基础上,利用相模型控制的序贯高斯模拟算法,建立了煤储层的灰分模型和镜质体反射率模型,研究了煤储层灰分和镜质体反射率在三维空间的物性分布。