煤层气的生产一般要经过排水、采气的流程,在排水以及采气过程中,由于煤岩的基质很脆,非常容易碎、容易坍塌,煤粉及煤岩中其他颗粒会随着煤层流体的流动发生运移,堵塞煤层裂隙,降低储层渗透率,影响煤层气井的生产,降低煤层气的采收率。而超声波对煤具有明显的扩孔作用,因此研究超声波对煤层气的增产规律对实际生产有十分重要的意义。本论文首先探究了煤层气吸附解吸及运移产出机理,然后构建了多种煤岩模型,测量各模型的物性参数,接着利用自行搭建的实验设备,通过实验测量煤样在不同含水率下甲烷解吸量的变化情况,不同超声波作用时间及不同超声波作用功率下的煤样渗透率的变化规律;通过甲烷降压开采实验,探究不同超声波作用功率,作用时间以及作用阶段对煤层气采收率的影响,最后研究了超声波的作用机理,得出以下结论:煤样的含水量对甲烷解吸量有较大影响。含水10%的煤样中甲烷解吸量比不含水的煤样中解吸量降低了10-20%。修正模型Langmuir指数解吸式能够更好地描述解吸曲线,揭示煤层气的压降解吸规律,对煤层气的开采具有一定的指导意义。在相同的超声波作用功率,不同超声波作用时间的情况下,存在极限渗透率提高率,渗透率提高率范围为40-60%。在实验室条件下,最佳的超声波作用时间为10分钟。在相同的超声波作用时间,不同超声波作用功率的情况下,渗透率提高率范围为50-60%,超声波作用功率与煤样的渗透率提高率成正比。同一开采时间下,超声波作用10分钟比超声波作用5分钟的采收速率要快,且超声波作用10分钟比作用5分钟的采收率要高。随着超声波功率越高,它产生的作用越强烈,产出的甲烷越多,最终采收率就会越高。开采中期进行超声波作用比开采初期进行超声波作用的最终采收率要高。