煤层气是煤矿安全生产的主要危害,是造成温室效应与臭氧层破坏的主要气体,同时煤层气作为一种新型的洁净能源,可以改善我国以煤炭为主的不合理的能源结构。因此,从安全、环保和能源的角度看,煤层气的开采具有重要意义。本文针对我国煤层气藏低渗透、低饱和、低压力的特点和煤层气采收率低的现状,采用注入二氧化碳驱替的技术来提高煤层气的采收率。本文首先介绍了煤体孔裂隙结构特征、煤层气的赋存状态和运移产出机理以及煤层气的吸附解吸特征。然后在此基础上进行了甲烷、二氧化碳气体的渗透率测试试验,通过试验得出：煤体渗透率受体积应力及渗透压力的双重影响,渗透压一定时,随体积应力增大渗透率减小,主要由煤体的变形作用引起；体积应力一定时,随渗透压增大渗透率的变化不是单调的而是存在一个临界点,渗透压小于这一临界压力值时渗透率减小,渗透压大于这一临界压力值时,渗透率呈现逐渐增大的趋势,主要是由气体的吸附作用引起；并且二氧化碳的渗透率是甲烷渗透率的10倍以上。最后进行不同压力下甲烷和二氧化碳气体的吸附、甲烷解吸和注二氧化碳驱替甲烷等试验,实验结果显示,甲烷和二氧化碳吸附、解吸曲线基本相同,体积应力一定时渗透压增大吸附量也相应增大,相同压力下二氧化碳的吸附量远远大于甲烷的吸附量,渗透压分别为6MPa和7.5MPa时,煤层气解吸率分别为36.9%和37.2%,两种情况下甲烷的解吸率变化不大,由此可知煤体解吸量和渗透压力的大小几乎无关,而是与煤体本身含气量的多少有关；驱替压力6MPa时,注气开采率、瓦斯解吸率、注气开采增产率和置换比分别为71%、36.9%、34.1%和6.7,驱替压力7.5MPa时,相应的注气开采率、瓦斯解吸率、注气开采增产率和置换比分别为73%、37.2%、35.8%和6.1,驱替压力在一定程度上能够提高驱替效率,采用注二氧化碳气体驱替的技术可以使煤层气的产量提高大约35%,同时也使二氧化碳气体永久埋存于煤层中,减少了二氧化碳气体对环境的污染和瓦斯爆炸事故的发生。