非常规井在煤层气资源开采中具有巨大的潜力，其压力动态分析、产能模拟计算与井型优化布置是非常规井成功开发煤层气的关键因素。本文从煤层气储层的储集运输机理出发，结合水平井和多分支井的特点，主要完成了如下工作： 分析研究了煤层气储集运移特点，煤层为基质裂隙双重孔隙系统，该特点决定了煤层气的三个产出阶段：单相水流阶段；非饱和单相流阶段；气水两相流阶段。这三个阶段与煤层的双重介质特点和煤层中气水的赋存状态是一致的。 建立了半无限大煤层中的单相水平井模型，模型考虑了气体解吸附的影响，应用Laplace变换和Stehfest数值逆变换算法求解给出了该模型的半解析公式，分析了影响煤层气水平井压力动态的敏感性参数，结果显示煤层扩散系数和煤层气吸附参数是影响水平井压力动态的重要参数，煤层气与常规天然气压力响应的最大区别是煤层气有一压力转换过渡段，该模型的提出为通过压力测试手段求取煤层扩散和吸附参数提供了一种新的方法。 建立了煤层气多分支井开采的数学模型，模型考虑了地层非均质性和各向异性的影响，渗透率的应力敏感性和基质收缩膨胀的影响，井筒内摩擦损失、加速度损失和重力压降的影响；建立了数值模型，给出了模型的求解算法，编制了计算程序。运用编制的计算程序分析了煤层气水平井的开采机理，研究了煤层物性参数、水平井筒参数、井筒压降对煤层气开采的影响；分析了栈式双分支井多层合采和分层开采的开采效果，结果表明对于高渗透高含水的煤层在合层开采时应考虑层间干扰的影响；分析了多分支井主分支夹角、分支间距、分支数目和分支长度对煤层气多分支井开采的影响，提出了多分支井设计的原则。 提出了煤层气多分支井的基本形态模型，以产能数值计算方法为基础，遗传算法为引擎，辅以神经网络和登山算法，对多分支井的形态进行了优化布置，实现了多分支井智能优化布置的探索。