超临界条件下甲烷的密度、扩散性与热力学性质都会发生显著变化,导致其在煤中的赋存状态和吸附能力与亚临界条件下相比明显不同。只有精确测定超临界甲烷的密度和吸附能力,认清它们随温度与压力的变化规律,揭示它们在煤中的吸附机理,才能准确地预测原位储量,评价深部煤层气的资源量与开发潜力。为了研究超临界甲烷在煤中的赋存空间、赋存状态与吸附量,本文采用CO2、N2吸附实验和高压压汞实验测定三种煤中全尺度孔隙的比表面积、孔容及其孔径分布,采用甲烷等温吸附实验测定三种煤对甲烷的吸附能力。基于以上实验,通过校正计算与模型拟合完成了以下主要工作。（1）利用Microsoft Office Excel编写超临界甲烷密度计算程序,计算得出270～360 K、0～30 MPa温度与压力范围内的甲烷密度。计算结果表明在平均地温梯度与正常储层压力梯度下,随煤层埋藏深度的增加,甲烷密度在约1000 m以浅呈现近线性增加,然后随埋深增加密度增加幅度逐渐变缓。游离态甲烷受温度的影响程度比吸附态甲烷弱,游离态甲烷是深部煤层气资源增量的主要贡献者。（2）揭示出煤的高压等温吸附实验中高压阶段吸附量降低的直接原因是实验中对自由体积进行测定时没有考虑吸附相体积,从而造成自由体积的测定误差。基于煤中甲烷的主要吸附空间,建立了新的吸附量校正方法。分别采用自由体积校正法与Gibbs理论校正法对煤中甲烷的吸附量进行计算,通过校正原理与校正结果的对比,认为采用自由体积校正法计算煤中甲烷的绝对吸附量更为合理。CZ、WY和SM三个煤样校正量分别为12.90 cm~3/g、8.34 cm~3/g、10.27 cm~3/g,校正率分别为33.20%、26.91%、39.16%。（3）采用数据拟合方法,通过不同模型对校正后的吸附量进行数据拟合,结合不同煤中孔隙的发育与结构特征,对煤中甲烷的吸附机理进行了探讨。认为煤中甲烷的吸附为Langmuir单分子层吸附和微孔填充两种模式并存,其中介孔和大孔的吸附量占样品最大吸附量的比例即为Langmuir单分子层吸附模式所占比例。根据样品中孔隙的发育特征、不同尺度孔隙对整体孔隙的贡献比例,以及介孔和大孔的比表面积,计算出三个样品中符合Langmuir单分子层吸附模式的的吸附量分别为0.27 cm~3/g、0.29 cm~3/g、9.24 cm~3/g,占比分别为0.52%、0.75%、25.34%。（4）基于校正后的不同煤中甲烷的吸附量,考虑温度与压力对吸附相和游离相的双重影响,对不同煤中甲烷的最大赋存能力进行了初步计算。在42～1176 m的埋藏深度范围内,CZ、WY和SM三种煤样的甲烷的最大赋存能力分别为13.97～50.99 cm~3/g、10.35～40.89 cm~3/g、6.93～41.87 cm~3/g。随着煤层埋深的逐渐增加,甲烷最大赋存能力中游离态甲烷赋存量占比逐渐增大,吸附态甲烷赋存量占比逐渐减小。图27幅,表22个,参考文献105篇。