煤层气排采设备选型与设计是煤层气开发的关键技术，是煤层气井安全科学、连续稳定生产的重要因素。本论文结合国家油气重大专项之子课题“柳林示范区煤层气井高效排采工艺技术研究（编号2011ZX05062-004）”，围绕煤层气排采设备的选型与优化、井筒煤粉排出、杆管防偏磨设计等内容展开研究。本文首先分析煤层气常用排采设备的特点与适应性，根据开采条件、井下状况、经济投入等因素，建立了煤层气排采技术多层次模糊评价体系与动态评价函数。应用AHP方法计算指标体系的权重，量化了各项指标在工程总体上的地位和作用。通过对不同排采设备进行动态综合对比分析与评价，选择最佳排采设备。然后，以四连杆机构为模型对游梁式抽水机进行运动学和力学分析。结合煤层气井对机、杆、泵系统的特殊要求，建立了机杆泵系统优化设计模型。根据电机的功率与负载能力，选择合理的电动机型号。针对煤层气井杆柱工况与受力实际，提出了以API、威尔诺夫斯基相结合的杆柱设计方法，延长了杆柱的的工作寿命。同时，分析了井筒中的煤粉排出条件，在此基础上，合理设计三抽系统工作参数，并对杆管组合优化，使进入井筒的煤粉能大部分排到地面，有效解决了煤粉卡泵、埋泵、以及对煤储层造成的伤害等问题，保证煤层气井连续、稳定的生产。最后，利用VB软件开发了煤层气排采设备选型与优化设计专家系统，将煤层气排采设备的评价与优选、三抽设备选型与设计、煤粉排出条件分析、杆柱防偏磨设计等功能集成于专家系统里，实现排采设备选型与设计自动化。通过现场使用情况的验证与对比，发现利用软件进行排采设计与分析，可以延长检泵周期25%以上，并能较好解决杆柱的偏磨、断裂与脱扣问题，对提高设备无故障运行周期具有重要意义。