我国煤储层普遍都具备“高储低渗”的地质特性,煤层气储量丰富但工业开发困难。微波加热因加热速率高、选择性加热、环保等特点被认为是一种极具发展前景的储层促解增透新方法。微波加热促解增透技术属于新兴研究领域,探讨微波辐射作用下低渗透储层煤层气解吸渗流规律以及煤层气运移采出研究具有重要意义。本文借助实验研究、理论分析及数值模拟等方法和手段对微波辐射作用下煤体解吸渗流规律、解吸渗流方程、工程应用等内容展开深入研究,得到以下重要成果:首先,开展了不同微波功率、不同孔隙压力下定向微波辐射加热三轴煤层气解吸渗流实验。微波解吸实验结果表明,微波对常温脱附后的煤样具有较好地促解能力,相同孔隙压力范围内解吸量随微波功率增大而增大,且孔隙压力越大,解吸量增值越大,从实验数据和微波加热煤岩原理角度,证实了微波加热解吸前期存在解吸滞后现象。微波渗流实验结果显示,微波辐射加热含瓦斯煤岩过程中,煤岩温度与孔隙压力均不断增大,煤岩渗透率随孔隙压力和温度增高呈上升趋势,升高微波功率可增大煤岩渗透率,当孔隙压力较低时,增大微波功率煤岩增渗效果较为明显。其次,基于已有的解吸扩散模型,引入解吸滞后时间t0,考虑微波辐射加热煤岩热差异性的影响,构建了考虑时间滞后的定向微波辐射作用下煤层气双解吸-扩散模型。从实验数据与计算模型得出解吸滞后时间与微波功率呈负相关关系,微波功率越大,解吸滞后时间越小,增大微波功率可有效缓解解吸滞后程度。再次,考虑滑脱效应、温度变化所致煤基质热膨胀、热开裂以及煤岩吸附/解吸作用等因素对渗透率的影响,基于Clapeyron方程得到温度增量与孔隙压变化关系,应用替代法替代温度修正的Langmuir方程建立双L吸附模型,提出温度-孔隙压力耦合下改进的含瓦斯煤岩渗透率动态演化模型。最终根据微波加热煤岩特性对改进的渗透率作进一步理论推导,推导出了具有微波特性的渗透率模型。最后,针对微波加热产生的过热现象以及微波能量高效利用等方面的考虑,提出脉动微波循环方式注热开采低渗透储层煤层气,建立电磁-热-流-固多物理场耦合数学模型,应用多物理场耦合软件进行工程应用数值模拟研究,结果表明:脉动微波循环加热对煤储层温度、加热有效半径、渗透率、含气量和累计产量产生重要影响。敏感性分析表明,高功率、频率2450MHz的微波脉动循环加热抽采煤层气方案为首选。脉动微波更适合应用于低级煤的热辐射,延长微波加热时间可有效提高煤层气抽采效率。该论文有图53幅,表10个,参考文献81篇。