煤层气作为一种新型优质的能源,其有效开发利用,不仅能改善我国能源结构,增加能源供给,缓解能源压力,还能够减少矿井灾害,保护大气环境。我国煤层气开采起步较晚,各项技术还不完善,煤层气产能影响因素复杂,不同的开采井型,具有各自的优点也存在各自的问题,开展煤层气产能分析与井型优化研究,以期为煤层气田开发方案的制定提供指导。煤储层孔裂隙结构复杂,本文结合煤层气产出过程中解吸、扩散、渗流理论,建立了考虑渗透率敏感性和毛细管力影响的煤层气水流动数学模型,依据有限元基本原理,对煤层气水流动数学模型压力场、饱和度场和含气量场方程进行了空间域内的有限元离散,采用差分格式,在时间域上进行了离散,最终推导得出煤层气水流动数学模型的有限元弱解积分形式。以FEPG有限元自动生成程序为平台,结合Fortran语言,编写了相应的煤层气产能分析程序,并与COMET3煤层气数值模拟软件进行对比验证,对煤层气压裂直井产能进行了单因素分析。结果表明:(1)煤层的渗透率越大、孔隙度越小、含气量越大、朗格缪尔压力越大、朗格缪尔体积越小,压裂直井前期产气量越高。(2)裂缝的存在减小了压力传递的阻力,增大了储层的降压范围,提高了煤层气的产气能力。(3)裂缝长度越长,导流能力越大,产气量越大,但并不是无限的,需要对裂缝参数进行优化。本文结合研究区煤储层特征,对压裂直井井网部署及井网密度、压裂水平井裂缝参数、多分支井分支数进行了优化,并对各种井型产能进行了对比分析。结果表明:(1)压裂直井产能随渗透率非均质性增强而减小;压裂水平井钻井方位垂直于面割理时,产能随渗透率非均质性增强而增大;多分支井产能受渗透率非均质性影响较小。(2)确定了目标区压裂直井井网形状为正方形井网,并优化了井网尺寸及裂缝参数,同时,对压裂水平井井段长度、压裂段数及裂缝参数和多分支井分支数进行了优化。(3)与压裂直井相比,多分支水平井开采煤层气产量较高,增产幅度较大,压裂水平井增产幅度较小。(4)在渗透率、含气量及厚度较小的煤层中,多分支井具有较好的适应性,在渗透率、含气量及厚度较大的煤层中,各种井型的产能较为接近。