煤层气致密气合采关键技术与管柱设计研究得到了国家重大科技专项：“柳林示范区煤层气井高效排采工艺技术研究”（编号：2011ZX05062-004）和国家自然科学基金“煤层气排采井下泵的设计技术与理论研究”（编号 51174224）的支持，该研究是在认真研究了煤层气、致密气储层结构，煤层气、致密气排水采气特征和煤层气、致密气藏产水、产气规律的基础上，根据我国非常规天然气可采资源丰富，地质分布上具有三气（或两气）上下不同层分布的特点，且一般致密气具有埋藏较深、产量较高、产水少，煤层气具有埋藏浅、储量大、产水小且不稳定、解吸产气的特点，实现同井筒利用深层高产气的能量，进行浅层煤层气的排水采气，多气共探合采，是提高开发效益的重要技术手段。本研究针对上述分布特点，进行管内流场、携液能力、喉嘴混液能力的理论研究，解决二气同井筒开发时压力体系相互影响的问题，提出了同井筒分压力体系分层合采工艺与装备方案，利用高产气层的能量，对煤层气进行排水降压，实现两气同井筒分压、分层合采，达到即实现煤层气储层排水解吸产气，又满足致密气稳定生产的目的。该研究的完成，将建立多气同井筒合采理论体系，完成装置设计和初步试验，为建立同井合采技术体系打下基础。　　首先介绍了国内外油气田煤层气、致密气的基本特征，排采规律，作业的工艺和设备现状以及煤层气、致密气储层特征和作业要求，分析了目前单层开采煤层气或者单层开采致密气特点，排液采气方式，提出了煤层气、致密气同井合采工艺与设备，该技术可在不用三抽设备的情况下，利用高压产层气体将低压产层产水携出，达到排水采气的目的。　　接着对煤层气、致密气两气同井合采方案进行了可行性研究，分析了煤层气、致密气储层要求、产气量、产水量、压力特点以及排采设备情况，对两气同井合采装置进行了设计，并且详细介绍了其工作原理，完成了煤层气、致密气同井合采井下管柱系统工艺设计，该工艺的关键是利用高压气层产气的能量，将低压气层的产出水携带到地面，形成煤层气的解吸产气。同时，构造两种气体，统一产出的压力体系和主通道，形成利用高压气层的气携水、两层气体同井筒开采的排采管柱体系。　　为了完成上述结构设计实现合采方案，对管内流场、气井携液理论进行了研究分析，对管柱进行了设计选型，得出了管柱选型诺模图，对油管管柱作为采气管柱的压降进行了分析研究，得到了在不同产水量、不同产气量、不同喷嘴位置、不同井深、不同井底流压下管柱的压降，达到在不同的条件下排水采气的目的。其携液理论与流场的变化规律分析，是保证该项技术顺利实施的关键，也是本课题研究的核心理论内容，设计了管柱施工作业流程图，使管柱能够顺利下入到井下。　　为了保证气层产水能够完全排除，防止产生井底积液，对携液能力做了理论分析，同时能够使水达到更好的雾化效果，对喷嘴出口流体作了流场分析，分析不同喷嘴尺寸结构对雾化情况影响，不同产水量下喷嘴雾化程度对携液能力作用，通过喷嘴雾化，将液柱或者是大的液滴雾化成小的液滴颗粒，有利于携液能力的提升，便于将液体携出地面。　　对单向阀进行了设计选型，对阀门压力降、水流量、尺寸作了设计分析，以保证高压产层气体无法进入煤层气产层，并且使煤层气产层产出的水进入到单向阀内，顺利的将其携出。　　本文提出的两气同井合采排采设备、工艺，实现了煤层气、致密气同井合采，能够适应煤层气井、致密气井在稳定生产阶段的产水量及产气量的变化情况，能够同时产出煤层气和致密气，从而有效提升了非常规天然气的生产效率和产量，可以有效的减少地面钻井的数量。