我国开采的煤层气井大多处于低压、低渗、低饱和度且具有强非均质性的储层中,需要通过增产改造技术提高产量。在煤层注氮压裂改造的过程中,除压裂本身的增产效果以外,氮气对煤层甲烷的置换产生了额外的增产效果。为了增加对煤层注氮增产规律的了解,使注氮过程达到最佳产能效果,本文以七元矿区15#煤为研究对象,通过等温吸附实验研究了煤岩储层吸附N₂和CH₄的性能,并运用分子动力学模拟方法对煤岩吸附气体的微观竞争过程进行了研究。研究结果表明:一定温度下,CH₄和N₂的吸附量,随压力而增加的过程符合Langmuir吸附规律;煤岩对N₂的吸附能力比CH₄弱;两种气体混合时,N₂对CH₄的吸附会形成竞争;相同分压下,混合气体中的CH₄饱和吸附量比单组分状态下低;相比单组分CH₄,混合气体中的CH₄吸附位右移,吸附能减小,即吸附能力降低;吸附过程中,CH₄的吸附速度先快后慢,受其在游离相中浓度的影响,即气体分子的吸附竞争形势随浓度改变而逐渐变化。