煤层气生产过程中,煤粉能够通过井筒适量、高效排出对制定合理的排采制度,提高和稳定煤层气产量具有重要意义。因此,充分认识煤粉在井筒内的运移规律尤为必要。本文基于全尺寸多相复杂流动实验装置,结合中国多个煤层气生产现场的产水产气量、返出煤粉物性和煤粉质量浓度等生产数据,设定基础实验参数,进行了水平井筒水携煤粉和水气携煤粉运移实验研究。通过实验,获取了煤层气生产过程中水携煤粉颗粒和水气携煤粉颗粒在水平井筒内的运移机理,对煤粉颗粒及颗粒丘体的具体运移进行了详细描述;获取了气水流量、煤粉粒径以及颗粒初始质量浓度等因素对煤粉床高度的影响规律;定义了煤粉床层存在情况下气水的实际表观流速,基于此将水气携煤粉过程中的流型与Mandhane流型图进行了对比,发现煤粉床稳定后对应的气水实际表观流速一般分布在Mandhane流型图过渡线附近;首次基于实验观察和得到的无量纲数对水气携煤粉过程中出现的流型进行了划分,得到了三维流型图;并且利用获取的实验数据,采用量纲分析方法得到了水携煤粉和水气携煤粉过程中煤粉床高度的半理论和半经验模型,对煤层气生产具有重要的实践和理论指导意义。