（一）煤层气地质特征
1.含煤地层及煤层
鄂尔多斯盆地含煤地层主要为石炭—二叠系和侏罗系。三叠纪含煤层系瓦窑堡组，仅5号煤层为主要可采煤层，只分布在子长至蟠龙一带。本溪期，鄂尔多斯地块内部沉降幅度很小，沉积厚度仅10～25m左右。上石炭统太原组沉积厚度50～100m，含煤5～8层。各地煤层厚度变化较大，如河东煤田太原组主要可采煤层为8、9、10号煤，平均总厚6.66m。往南至乡宁一带变薄，甚至不可采。盆地西缘靖远组、羊虎沟组沉积厚度大，含薄煤层及煤线50层之多，太原期坳陷幅度减小，但沉积厚度仍比东部大，含煤10余层，是主要含煤地层之一。下二叠统山西组厚60～100m，形成较厚的可采煤层。河东煤田4、5号煤层平均总厚为7.82m。南部渭北煤田由东向西煤厚减薄，3号煤层一般0.8～5m（图6-8、图6-9）。
图6-8 鄂尔多斯盆地石炭—二叠系煤层厚度分布图
侏罗纪含煤层系延安组，自下而上分为5、4、3、2、1煤组，主要可采煤层5～7层，可采煤层累计厚度一般15～20m。主要可采煤层发育在盆地南部和北部，中部仅有煤线发育。聚煤作用受湖泊—三角洲—河流沉积体系控制，围绕盆地中心形成一个巨大的聚煤环带，煤层层数、煤层厚度均由无煤区向四周逐步增加。
图6-9 晋西挠褶带中段柳林地区石炭—二叠系煤系柱状图
2.煤岩煤质特征
（1）煤岩特征
石炭—二叠系山西组和太原组煤的镜质组含量在71%～90%之间，平均含量为79%。侏罗系延安组煤的镜质组含量变化于19.4%～95.2%之间，平均值约为58.5%左右。从两套煤层煤岩显微组分含量的变化趋势来看，山西、太原组煤岩组成特征明显好于延安组。从两套煤层的宏观煤岩类型来观察，侏罗系延安组煤质硬且暗，易污手，而石炭—二叠系山西组和太原组煤质软而亮，具金属光泽，煤质特征显然好于延安组。
（2）煤质特征
北部及东缘含煤区的石炭—二叠纪煤的灰分含量变化不大，基本都为中灰煤。中侏罗世煤在陕北含煤区以低灰煤为主，灰分一般小于10%，黄陇含煤区为低分—中低灰煤。陕北含煤区子长煤产地的晚三叠世煤为中灰煤。
鄂尔多斯盆地石炭—二叠系煤层主要为中高变质烟煤和无烟煤，不同地区煤级分布有较大差异。在盆地东部，煤层主要受深成变质作用，从北向南，煤级逐渐增高。从准噶尔煤田、河东煤田到渭北煤田，煤镜质组反射率从0.65%增大到1.95%。从东向西，随深度增加煤级呈增高趁势，到盆地中部煤级达2.8%以上。在盆地西缘，煤级分布比较复杂。从石炭井矿区—石嘴山矿区—横城矿区—韦州煤田向斜东翼，存在一条南北向展布的低变质煤分布区，镜质组反射率在1%左右。该带以西，马边滩、鸳鸯湖矿区、镜质组反射率急剧增高，汝箕沟矿区达4%以上。反映了西部在深成变质作用基础上叠加了岩浆热变质作用。
侏罗系煤变质作用强度低于石炭—二叠系煤。侏罗系延安组煤的热变质作用以区域深成热变质作用为主，煤化程度具有在盆地周缘低、中间高的特征，镜质体反射率介于0.41%～1.07%，煤阶相当于褐煤、长焰煤、气煤和肥煤。盆地中南部环县以南庆阳、合水、宁县地区以及北部乌审旗、鄂托克旗地区，镜质体反射率大于0.7%；东胜、陕北、灵盐、陇东煤田镜质体反射率为0.42%～0.61%；黄陇煤田为0.5%～0.75%。
3.含气性特征
鄂尔多斯盆地东缘、南部的渭北煤田和西缘桌贺煤田是石炭—二叠纪煤田的分布区。煤田勘探和煤层气勘探中积累了大量的煤层含气量资料，如表6-11。由表可见，鄂尔多斯盆地东缘煤层含气量由北向南随煤级升高而增高，含气量随上覆有效地层厚度增加而提高。受上覆有效地层厚度影响，渭北煤田含气量由东向西逐渐降低，韩城矿区为煤层气富集区。桌贺煤田，煤类全，含气量较高。
鄂尔多斯盆地侏罗系煤层煤级低，含气量普遍低，在局部地区和煤层埋深较大的部位含气量较高。在黄陇侏罗纪煤田，彬长矿区煤含气量0.1～6.29m3/t，黄陵矿区、焦坪矿区少数煤层含气量达4～6m3/t。
表6-11 鄂尔多斯盆地石炭—二叠纪煤层含气量
续表
（二）成藏条件
（1）煤层长期持续生气，产气率逐步增大，总生气量大
鄂尔多斯盆地石炭—二叠系主要煤系沉积后，长期持续沉降，煤变质程度逐渐加深，煤层气大量生成。东部地区大量热模拟实验资料表明，煤由褐煤演化至长焰煤阶段，累积煤气发生率达138～168m3/t，演化至肥煤阶段时，累积煤气发生率达199～230m3/t，至瘦煤阶段时，累积煤气发生率达257～287m3/t，因此本区全区的煤层生成气量均远远超出其自身的吸附能力。
（2）煤储层割理和气孔发育，构造轴部次生裂隙发育，煤层气产出条件有利
本区煤岩以光亮型、半光亮型为主，镜质组含量高，以中变质的肥煤、焦煤为主，变质程度适当，故煤层割理发育，有利地区割理密集呈网状，连通较好。据不完全统计，煤层发育2组割理：一组为面割理，密度7～25条/5cm，裂口宽0.01～0.3mm；另一组为端割理，密度7～22条/5cm，裂口宽0.001～0.05mm。本区中生代以来在南北向扭应力及东西向挤压应力作用下，产生了成排分布的压扭性断裂鼻状构造或断裂背斜构造，沿构造轴部出现少量张性断层，并在煤层中产生一组张裂隙。这些次生裂隙疏通了煤层的端割理和面割理，使煤层储集物性变好。
据煤显微组分观察，本区煤气孔特别发育，尤其基质镜质体中气孔密集，以煤化过程中气体逸出留下的生气孔为主，孔径一般为0.01～0.7mm。这些气孔不仅是煤层生气的直接标志之一，也是煤层吸附气的主要储集空间。
（3）盖层封盖能力强，水动力条件好，煤层气保存条件有利
本区成煤期后的燕山运动和喜山运动断裂和褶皱作用很弱，含煤地层保存完整，煤层顶底不管是灰岩还是泥岩封盖层，钻井所取岩心都很少见构造裂缝。上石盒子组和下石盒子组杂色泥岩、粉砂质泥岩单层厚度大（一般为5～10m），可对比性和连续性强，所取泥岩样品的孔隙度为1.17%～8.11%，而渗透率值均近于零，是本区具有较好封盖条件的区域盖层。
收集了鄂尔多斯盆地边缘17口井地下水特征的有关资料，三叠系含水层的自流量为0.5～4.19L/s，矿化度值20g/L～60g/L，水化学类型偏CaCl2型，局部含Na2SO4型。山西组和太原组含煤地层的含水层自流量0.9～8.7L/s，矿化度10～250g/L，水型以过渡成因的NaHCO3为主。马家沟组灰岩含水层的自流量28.5～61.05L/s，矿化度1～100g/L，水型为CaCl2型、MgCl2型占优。由此可见，这三套地层的地下水特征明显不同，水文地质特征具有独立性、封闭性，有利于煤层气的保存。