注气开发煤层气的概念源于旨在减少温室气体排放的CO2埋存技术,该技术在理论及现场先导性试验研究中均展示了广阔的前景。由于煤储层的多孔介质结构及多组分气体吸附/解吸、扩散运移过程的复杂性,对煤层气注气开发进行数值模拟十分困难。此外,煤层气注气开发过程中会发生煤基质骨架的收缩/膨胀以及储层有效应力的变化,对储层渗透率产生影响。　　 本文基于煤储层的孔隙结构及煤层气的储集、运移和产出机理,通过文献调研,对煤层气注气开发的基本机理及多组分气体吸附平衡、扩散运移及渗透率变化理论进行了深入了解,综合应用煤层气地质学、油藏工程、渗流力学和数学物理方法等理论,先后建立了考虑储层渗透率变化的煤层气天然衰竭式开采储层渗流数学模型及注气开发储层多组分渗流数学模型并利用IMPES方法进行求解,编制了相应的数值模拟计算程序。为解决模型收敛性的问题,在注气模型求解过程中采取了一步计算压力多步计算饱和度、气体吸附浓度及游离气相摩尔浓度的方法。经检验,模型计算稳定,模拟结果符合煤层气的开采特征,所建数学模型可靠。应用所编软件进行了储层参数、吸附参数及渗透率模型特征参数的敏感性研究,并结合数值模拟结果讨论了煤层气的注气增产效果,对于煤层气注气开发产能预测及开发方案的编制都具有一定的指导和借鉴意义。