长期以来,沁水盆地南部煤层气规模性开发局限于山西组,太原组煤层气产能难以有效释放。针对这一技术“瓶颈”,采用流体压力系统分析与数值模拟相结合的研究方法,探讨了该区山西组和太原组含煤层气系统的基本特征,发现了煤系叠置流体压力系统的客观存在和显现特点,初步阐释了该类系统的地质成因。分析单层排采条件下太原组15号煤层的煤层气井产能规律及控产地质因素,认为煤储层渗透率和水文地质条件是控制太原组煤层气高效开发的关键地质因素。据此,建立了太原组煤层气单层排采潜在有利区模糊层次评价体系,查明了不同潜力分区的平面分布格局。分析15号煤储层渗透率和地下水对煤层重力水的补给情况,结合煤层气井排采历史分析,将15号煤层单排井提炼归纳为五种产能类型,描述了各类型井流体压力系统的动态变化规律,进行了单排井网的优化设计。建立了基于煤层气井产出水特征微量元素的标准模板和基于地质因素分析的模糊物元模型,形成了合层排采可行性评价方法。基于上述认识,进一步建立了两组煤层气合层排采的地质与数学模型,模拟分析了不同产层组合条件下15号煤层顶板K2灰岩含水层对合层排采的影响,提出了合层排采优化设计方法和递进排采方案的建议。