中国煤层气储量丰富,其中埋深浅于2000米的煤层气资源为36.81万亿立方米,储量位居世界第三位。为充分利用煤层气资源,近年来中国政府加大了对煤层气开采技术的研发力度,钻出了多口试验井来探究煤层气多分支水平井开采的成套技术,但由于技术条件限制,中国的煤层气开采仍以垂直井居多。对于垂直井而言,煤层气在抽采过程中的井底流体状况(包括压力、流量、温度及两相流等相关参数)是煤层气开发过程中的的重要参数,它对于考量排采力度、判断井下故障及估算产气潜力等均具有举足轻重的作用,是合理制定排采工艺的客观依据。尤其是针对煤层气合层排采而言,抽采井不同煤层处的井底流体状况对于制定排采工艺至关重要。合理的排采工艺可使每个煤层的煤层气充分释放,单井的产气量达到最佳；与之相反,若排采工艺制定不合理,则可导致某些煤层的裂缝发育遭受永久性破坏,使得该煤层的煤层气不再产出,最终导致单井的产气量大为降低。因此,煤层气合层排采井在排采过程中不同煤层处的井底流体状况至关重要。为此,在十二五国家重大科技专项“煤层气储层工程与动态评价技术(二期)(2011ZX05034-002)”中,立项研制了该“煤层气合层排采井下工况参数实时探测系统”。探测系统实时采集井下不同煤层处的工况参数,采集到的数据实时传输到地表终端,利用室内模拟装置对地表终端的数据进行耦合及反应分析,并结合所建立的物理计算模型,最终可得到井筒的相关排采参数,为指导现场工作人员制定排采工艺提供数据支撑。论文的撰写主要围绕上述实际进行的理论研究及实践工作展开,对煤层气合层排采井下工况参数实时探测技术进行了系统及全面的分析及介绍。采用理论研究、实物制作、室内试验及现场试验相结合的手段实现了该技术,经过近5年来对煤层气合层排采井下工况参数实时探测技术的理论分析和试验研究,主要完成了以下工作：(1)煤层气合层排采井下工况参数实时探测系统的研制在煤层气合层排采井下工况参数实时探测系统的研制过程中,针对探测系统的需要,研制了两相流气泡传感器,实现了对井筒环空两相流流型的检测,同时改进后的两相流气泡传感器还可实现对气泡体积及速度的检测；研制了两相流流量传感器,实现了对井筒环空两相流流量的测量；对压力传感器、温度传感器进行了选型,并设计了后续的传感器数据处理电路；对井下监测探头的机械结构进行了设计及优化,并对其进行了尺寸校验及仿真分析,此外还对密封方式进行了设计,并通过大量的试验对密封胶进行了优选及改进；选用合适的数据处理芯片(单片机)及相关电子元件设计了数据采集、处理及存储电路；对井下数据的远距离传输进行了理论及试验研究,解决了信号远距离传输时的失真问题；编写了微处理器的上、下位机程序,使得采集到的数据能够通过曲线图的方式进行显示,同时还对上位机软件的网络通信技术进行了研究；研制了煤层气抽采井室内模拟装置,室内模拟装置可对现场煤层气抽采井井筒内的各种工况参数进行模拟,同时利用该模拟装置还可对采集到的现场数据进行反演分析。(2)井下多路测量参数耦合反演分析模型煤层气合层排采井下工况参数实时探测系统加工、组装完成后进行了现场试验,探测系统于2015.9.11开始到现在,已连续工作半年多而未发生故障。通过对现场采集到的压力及气泡数据的耦合及反演分析,并结合本文所提出的动液面高度的计算模型及方法,获得了现场试验井的动液面高度；通过对现场采集到的气泡数据进行分析对比,并利用室内模拟装置对现场数据进行反演,获得了现场试验井井筒的两相流流型分布情况；通过对现场采集到的温度数据进行分析,获得了现场试验井井筒的温度分布情况；将现场采集到的流量、气泡、压力及温度数据进行耦合分析,同时利用室内模拟装置对该现场数据进行反演,并结合本文所提出的产气量计算模型及方法,最终获得了现场试验井各煤层的产气量。本文所取得的创新点如下：(1)两相流气泡传感器的研制基于电导率原理,研制了一种适用于多煤层合采井下环空内的两相流气泡传感器,可对井下的两相流流型进行实时探测,同时改进后的气泡传感器还可对井下气泡的速度及体积进行实时探测。(2)两相流流量传感器的研制基于靶式流量计原理,研制了一种适用于多煤层合采井下环空内的两相流流量传感器,可对井下两相流不同流型时的流量进行实时探测。(3)煤层气合层排采井下多路参数实时探测系统研制了一套煤层气合层排采井下多路参数实时探测系统,探测系统可实时采集采集井下不同煤层处的气泡、流量、温度及压力数据,采集到的数据经缆线发送到地表终端进行实时显示或存储。(4)井下多路测量参数耦合及反演分析理论计算模型利用所设计的室内模拟装置对现场采集到的数据进行耦合及反演分析,并结合所建立的相关物理计算模型,最终可得到现场试验井的动液面高度、井筒环空两相流流型分布、井筒环空温度分布及各煤层产气量。实现了对合层排采不同煤层处相应工况参数的解析,为现场制定合理的排采工艺提供了数据支撑。综上所述,本文主要面向煤层气合层排采井下工况参数实时探测技术开展了一些列理论及实践研究工作,综合了多学科的理论及技术,是典型的交叉学科的应用,相关的理论研究及试验结果证明该探测技术基本达到了预期目的,实现了从无到有的突破,但仍有较多的相关研究亟待在后续的工作中进行进一步深入研究。