鄂尔多斯盆地为稳定克拉通内的大型盆地。鄂尔多斯盆地含煤地层主要为石炭—二叠系和侏罗系；煤长期持续生气，产气率逐步增大，总生气量大，含气量高；煤储层割理和气孔发育，构造轴部次生裂隙发育，煤层气可采性明显改善；盖层封盖能力强，水动力条件好，煤层气保存条件有利；盆地煤层气地质资源量为98 634.27×108m3，可采资源量为17 870.59×108m3,Ⅰ类资源占地质资源总量的近40%，Ⅱ类资源超过60%。
（一）概况
鄂尔多斯盆地东依吕梁山，西靠六盘山，南抵秦岭，北接狼山—大青山。横跨陕、甘、宁、晋、内蒙古五省（区），面积37×104km2。除外围的河套、银川、巴彦浩特、六盘山、渭河等中新生代盆地外，盆地本部面积25×104km2。
鄂尔多斯盆地是一个大型聚煤盆地，周缘煤矿区星罗棋布。鄂尔多斯盆地的煤层气勘探始于20世纪90年代，1993～1995年间，联合国资源环境署与华北石油地质局合作，率先在盆地东缘中部的柳林杨家坪钻煤层气探井7口，并均获得2 000m3/d以上的煤层气产量，煤柳5井获得7 000m3/d的高产，首次在鄂尔多斯盆地东缘发现了煤层气富集区，从而揭开了该盆地煤层气勘探的序幕。在1995年之后，中联公司、中国石油及美国阿莫科、阿科、菲利普斯等国外石油公司在鄂尔多斯盆地进行煤层气勘探，开展二维地震勘探和钻探，截止到2005年底，在盆地内共施工70多口煤层气井。总体上讲，鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探程度较高，其次是南缘，中部勘探程度低。
（二）煤层、煤岩和煤质特征
1.煤层特征
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。上石炭统太原组沉积厚度50～100 m，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；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；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15～20 m。主要可采煤层发育在盆地南部和北部，中部仅有煤线发育。
2.煤岩煤质特征
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。
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。在盆地西缘，煤级分布比较复杂，主要原因是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。
（三）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6-9。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，由图6-9可见，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。
表6-9 鄂尔多斯盆地石炭—二叠纪煤层含气量
图6-9 鄂尔多斯盆地东部含气量与上覆有效地层厚度关系图
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。
（四）煤层气成藏条件
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，累计煤气发生率达138～168m3/t，演化至肥煤阶段时，累计煤气发生率达199～230m3/t，至瘦煤阶段时，累计煤气发生率达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0.01～0.3m m；另一组为端割理，密度7～22条/5cm，裂口宽0.001～0.05m m。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0.01～0.7m m。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0.5～4.191/s，矿化度值20～60g/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NaH CO3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、M gCl2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。
（五）煤层气资源量
鄂尔多斯盆地风化带下限至煤层埋深2 000m 以浅区煤层气地质资源量为98 634.27×108m3，资源丰度为0.91×108m3/km2，可采资源量为17 870.59×108m3。其中中侏罗统延安组煤层气地质资源量为52 775.41×108m3，占地质资源总量的53.51%；上石炭统太原组和下二叠统山西组煤层气地质资源量为45 858.86×108m3，占地质资源总量的46.49%。
按区带统计，东缘、中部、西缘和南缘含气区带煤层气地质资源量分别为34 332.66×108m3、23 419.10×108m3、34 174.08×108m3和6 708.43×108m3，占地质资源总量的34.81%、23.74%、34.65%和6.8%；东缘、中部、西缘和南缘含气区带煤层气可采资源量分别为8 121.18×108m3、5 167.39×108m3、3 026.78×108m3和1 555.24×108m3，占可采资源总量的45.44%、28.92%、16.94%和8.70%。
按深度统计，煤层埋深1 000m以浅、1 000～1 500m和1 500～2 000m区，煤层气地质资源量分别为28 562.43×108m3、28 722.64×108m3和41 349.20×108m3，占地质资源总量的28.96%、29.12%和41.92%；埋深1 000m以浅与1 000～1 500m 煤层气可采资源量分别为9 200.59×108m3、8 670.00×108m3，占可采资源总量的51.48%与48.52%。
该含气盆地群Ⅰ类资源量为37 785.14×108m3，占地质资源总量的38.31%，主要分布在东缘和南缘含气区带；Ⅱ类资源量为60 849.13×108m3，占地质资源总量的61.69%，主要分布在中部和西缘含气区带（表6-10、表6-11）。
表6-10 鄂尔多斯盆地煤层气资源量计算汇总表
表6-11 鄂尔多斯盆地各含气区带煤层气资源类别表
