我国大部分煤盆地聚煤环境时空变化明显,成煤期后经历了多期构造作用的破坏,导致煤储层具有强不均一性、低渗透性和低含气饱和度的特点,构成较为复杂的煤层气开采条件。煤层气开发过程中的气水相对渗透率是预测以及提高煤层气产能的关键。由于煤的非均质性及其本身的特殊物理化学性质,煤层渗透率变化规律难以简单的用常规储层方式来描述。在煤储层中,气水相对渗透率主要受到气-液-固三相流运移和分布状态的影响。而煤岩润湿性是影响煤层气开发过程中气-液-固三相在渗流通道内运移和分布的一个重要因素。大部分针对煤层气的相对渗透率模型假设煤具有均一的润湿性。但煤是一种复杂的非均质性物质,且多种测试分析结果表明煤表面具有不同的润湿状态:亲水性、疏水性和中间润湿状态。因此,研究煤岩润湿性的影响因素以及润湿性对煤储层渗流通道内气-液-固多相流的控制作用,可以进一步加深对煤层气勘探开发的理论认知,同时对煤层气的高产、稳产提供理论指导。本文以不同演化程度的煤岩为研究对象,从煤储层性质与煤层气开发的耦合效应入手,通过野外调查与采样,多种室内测试方法以及物理模拟实验,数据的分析处理以及相关图件的编制,综合运用煤岩学、煤地质学、煤化学、岩石力学、流体力学、煤层气地质学和煤层气排采技术等多学科相结合的理论方法综合分析了煤岩润湿性的影响因素特征、多相流在微裂隙中的流动特征、固相颗粒的运移特征以及不同润湿表面的相对渗透率变化特征,结合煤层气现场实测生产数据,揭示了煤层气开发过程中煤岩润湿性对煤层气渗流机理的控制机理。（1）基于光学显微镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱和扫描电镜等测试分析方法,结合静滴法润湿性测试结果,从不同角度揭示了煤岩的润湿性特征及其影响因素。研究表明,煤岩的演化程度、有机组分和无机组分含量、煤的大分子结构特征以及煤岩表面的物理形态均对煤岩润湿性有影响。宏观尺度上,随着变质程度加深,煤岩由亲水性向疏水性发生转变。但在最大镜质组反射率接近2%左右时出现拐点,煤岩亲水性加强,随后煤岩疏水性继续随着变质程度加深而增强。相较于镜质组,惰质组的润湿性更好,但随着煤变质程度的增加,镜质组和惰质组之间的润湿性差异越来越小。无机矿物会极大地增加煤岩表面的亲水性,其中高岭石和石英为无机矿物中亲水性较强的物质,对煤岩亲水性的贡献最大。在微观尺度上,羧基和羟基等具有极性表面的含氧官能团能够加强煤岩的亲水性,在低变质程度阶段,对煤岩润湿性起主导作用;芳环结构和脂肪族等拥有非极性表面的大分子基团能够加强煤岩的疏水性,在高变质煤阶段,对煤岩润湿性起主导作用。不同粗糙度表面的润湿性测量结果表明表面粗糙度的增加会使其表面润湿性呈Cassie态,使粗糙表面的疏水性增强。扫描电镜结果表明,镜质组和惰质组具有不同的表面形态,惰质组具有比镜质组更粗糙的表面。但润湿性测试结果显示,镜质组的疏水性强于惰质组。所以煤岩的润湿性是由煤岩本身的物质组成和表面形态共同决定的。（2）通过对煤岩表面性质,特别是对煤裂缝的表面形态的分析,仿造了具有煤岩表面物化特征的人工裂缝并设计了使气-液两相流在渗流通道中运移状态可视化的微裂隙流动装置。通过微裂隙流动装置查明了气-液两相流在裂缝中的流动和分布特征:流体在裂隙内运移所需的进入压力会随着煤岩疏水性增强而变大;由于受到进入压力的影响,裂隙内流体运移时测得的动态接触角普遍大于静滴法测得的静态接触角;流体在原煤制成的裂缝中有三种流动状态,分别为蠕动流、突进流和蠕动-突进流;流体在裂缝内的分布状态受煤岩润湿性和表面粗糙度共同影响,亲水性的粗糙表面更容易吸附液相,在煤岩表面形成水膜,阻碍气体运移。（3）通过对比煤层气生产过程中实际产出的固相颗粒以及模拟实验过程中产出的固相颗粒,揭示了固相颗粒在渗流通道内的分布和运移机理。亲水性颗粒容易在单相水流阶段产出;疏水性颗粒容易在气-液两相流阶段产出。分别从粒度,成分和形态方面阐述了煤岩润湿性对固相颗粒沉降和运移的影响:粒径在0-10μm范围内,亲水性颗粒和疏水性颗粒均有产出,粒径在10-300μm范围内,疏水性颗粒粒径普遍大于亲水性颗粒;亲水性颗粒的成分以无机矿物为主,疏水性颗粒的成分以有机组分为主;片状形态颗粒具有更强的疏水性。煤岩润湿性对固相颗粒沉降起到了主要作用,亲水性颗粒容易分散在水中,一些粒径较大的颗粒会发生沉降,并且需要更大的启动速度才能发生运移。疏水性颗粒由于受到气体竖直向上的曳力,更容易悬浮或漂浮在流体中。（4）不同的化学试剂可以改变煤岩的表面性质,从而引起的煤岩表面润湿性的转变。不同的化学试剂对煤岩表面润湿性的改变是不相同的。二氧化硅和过氧化氢溶液均能使煤岩表面亲水性增强,但二者的作用机理不同。二氧化硅溶液主要是使煤样表面吸附一层二氧化硅纳米颗粒,使煤表面的润湿性增强;而过氧化氢溶液则是利用其氧化性来增加煤岩表面的亲水性官能团使煤表面润湿性增强。但二氧化硅颗粒在煤样表面分散性差,无法形成均一润湿性的表面。阳离子表面活性剂则是吸附在煤岩表面,使煤岩表面疏水性增强。经过不同化学试剂处理后的煤样,其表面润湿性的改变使渗流通道内的气-水两相流动状态发生了改变。亲水性表面更易形成环状流,即液体吸附在煤基质表面形成一层水膜,呈环状流动。疏水性表面易形成球状流,即液体呈球形在渗流通道内流动。煤样的相对渗透率曲线测试表明,亲水性煤样等渗点处的水饱和度较原煤样向右移动,疏水性煤样等渗点处的水饱和度较原煤样向左移动。经过化学处理的煤样,等渗点处的气相和液相有效渗透率都有所增加。