煤层气因“高储低渗”的地质特性导致煤层气抽采商业开发困难,注热开采作为根本上改变煤储层低渗透性质以达到煤层气增产的途径之一,对其进行热经济性评价是低渗透储层煤层气注热开采应用于工程实践的关键一环,决定了对低渗透储层煤层气进行注热开采工程实践的可行性。本文首先采用自制温控三轴煤层气解吸渗透实验装置并加入热量监测系统,进行了煤样渗透率、解吸产量、解吸热量测实验研究,得到了煤体渗透率与有效应力、温度关系的理论模型、解吸产量随注热时间变化的理论模型、解吸热与解吸量动态变化理论特征模型,为后续煤层气注热开采热流固耦合数值模拟提供了必要的耦合条件。其次通过建立注热开采低渗透储层煤层气热流固耦合数学模型和热量分布模型,结合实验所得实验关系式,利用COMSOL Multiphysics软件进行了煤层气注热开采的热流固耦合数值模拟,获取了低渗透储层煤层气注热开采过程的能量迁移和分布规律。最后在能量分布规律基础上,建立了以低渗透煤层气注热开采过程热效率和能量效率为指标的热经济性评价体系,并进行了不同布井方案下煤层气注热开采过程热经济性评价及预测。实验结果显示煤体渗透率变化趋势主要由温度和有效应力共同决定,在低应力区时,随温度的升高,煤体渗透率增大;在高应力区,随温度的升高,煤体渗透率降低,煤样渗透率随温度变化存在一个转折应力区。实验得出了煤体渗透率关于温度、有效应力的理论模型关系式;采用温控三轴煤层气解吸渗透实验装置,得到煤层气解吸过程所需的解吸热量,发现煤层气解吸过程所需的解吸热量随煤层气解吸渗流量的增加而呈指数形式增长,同时从吸附势阱理论解释了煤层气解吸热量变化的原因;模拟结果得到低渗透储层煤层气注热开采过程中热工质注入煤层后煤层的温度场、气体压力场和渗流速度场分布规律,并根据温度场分布规律进行数值计算得到煤体吸热量、吸附煤层气吸热量以及煤层气解吸热量分布规律,将热流固耦合条件下煤层内各部分吸热量作为热效率评价因子对煤层气注热开采进行热经济性评价分析。热经济性评价结果显示不同的布井方式、井间距、注热温度对煤层气注热开采过程的热经济性评均有直接影响,通过对比不同布井方案,综合经济性、节能性等方面考虑得到在多井开采单井注热布井方式中选择开井中心布置注热井,四角为开采井,注热温度为120℃时煤层气注热开采的热效率及能量效率均为最佳。论文对低渗透储层煤层气工程注热开采工艺方案提供了重要的理论支撑及参考价值。本论文有图37幅,表9个,参考文献87篇。