随着我国经济的快速发展,天然气的供需缺口持续增大,对煤层气的开发越来越受到重视。潞安矿区煤层气资源丰富,气含量大,并且随着矿区采深的增加,瓦斯灾害威胁日趋严重,因此,潞安矿区煤层气开发意义重大。但是潞安矿区煤储层低压低渗和甲烷扩散性能差特征,使得低产衰竭井增产改造技术难度增加。本文针对潞安矿区煤储层特性和气相驱替增产技术原理,通过实验室实验和数值模拟的方法对潞安矿区N₂驱替增产技术条件进行分析研究。(1)CO₂、CH₄和N₂单组分等温吸附实验。三种气体的langmuir体积CO₂>CH₄>N₂,分别为41.60m³/t、29.38m³/t和21.72m³/t。(2)CO₂、CH₄和N₂三种气体的langmuir压力CO₂42,分别为0.73MPa、1.27MPa和3.52MPa,N₂的降压解吸能力最强,CH₄降压解吸能力其次,CO₂降压解吸能力最弱。(3)N₂驱替CH₄实验。N₂驱替过程中渗透率变化为:前期快速增加—中期缓慢增加—后期基本稳定,渗透率从初始的0.0053489mD增加到0.0063534mD,增加比例19%。实验煤样出口端N₂的百分比逐渐增加,CH₄的百分比逐渐降低。(4)N₂驱替过程生产井气、水产量的变化规律为:气产量前期快速下降—中期快速上升—后期稳定下降,水产量前期快速上升—中期快速下降—后期基本稳定。(5)利用COMENT3数值模拟软件建立N₂驱替CH₄数值模型,分别模拟产注井间距、排采时间、N₂注入压力、N₂注入方式和含水饱和度与驱替效果之间的关系,并优化针对潞安矿区煤储层特性的的N₂驱替增产技术方案。该方案排采十年单井累计N₂注入139.1万m³,净增加CH₄产量54.7万m³,1m³氮气置换0.40m³甲烷,置换比为1:0.40。