煤层气主要是指吸附在煤岩基质内的甲烷。煤层既是生气层，又是储集层。我国煤层气储层具有低压、低渗、低孔、低产的特点，其中开发钻井技术是目前煤层气开发的一项技术瓶颈。本文通过大量的实验与测井资料分析，煤岩本身机械强度低、易压缩、易剪切破坏、极易伤害，决定了煤层煤层气钻井方式、增产措施与采气方式与常规油气藏截然不同，在开发过程中煤岩断裂力学行为过程复杂、井壁不稳定、水力压裂破裂压力高、排水降压与采气困难，必需优化井眼结构和施工工艺。煤岩裂纹扩展的临界条件是应力强度因子等于断裂韧性或断裂强度，也可用J积分判断。煤层段水平井眼以张性与剪切变形形成的裂纹为主，并且导致原始闭合的裂纹重新开启，原始裂纹与应力变化产生的新裂纹形成网状结构，所以煤层气多分支井的增产机理在于突破了原来直井点的范围与单一水平井的线或窄面的局限，实现了广域面的效应，可以大范围沟通煤层裂隙系统，扩大煤层降压范围，降低煤层水排出时的摩阻，大幅度提高单井产量和采收率。一般在煤层厚度适中，含气性和饱和度较高，煤层机械强度高，而且煤层横向分布连续稳定，特别是在低渗透高含气区效果更佳。根据流体串联和并联管路设计原理，推导出多分支井身结构协调方程，依此设计出2类紊流型和9类层流型多分支井身结构。根据气、水双重介质流动方程和差分离散法，推导了分支井压降模型及产量预测模型，并对一些实例进行了计算与经济评价，说明沁水煤层气田多分支井方案比传统的直井开发煤层气经济效益更好。煤层气多分支井身结构与煤层非均质煤层参数密切相关，直接决定了分支井眼的展布形态，其展布形态对各井眼的稳定性和开发效果都有直接的影响。多分支井眼的轨迹控制主要依据随钻测井煤层信息、地震与地质录井资料，优化钻具组合结构、钻进方式和施工参数。多分支井应用于煤层气开发已展现出独特的优越性。应用本文研究成果成功地钻成中国最深的煤层气多分支井—武M1-1井，武M1-1井包括2个主井筒和10个分支井眼。