煤层气作为非常规天然气,是一种新型的清洁能源,其开发利用能有效缓解我国日益增长的能源需求,对于煤矿安全生产、能源结构优化、环境污染防治等均具有重大的意义。滇东-黔西地区具有丰富的煤层气资源储量,但其特殊的叠置含气系统的成藏结构,使得研究煤层气直井合采方法变得极为重要。为此,本文利用自主研发的叠置含气系统煤层气直井合采物理模拟试验装置,通过开展不同储层压力梯度、不同井筒出口气压及不同井底流压梯度条件下煤层气直井合采物理模拟试验,对比分析了储层压力梯度、井筒出口压力及井底流压梯度对煤层气直井合采过程中储层物性参数演化以及合采产能的影响。其研究工作及其取得的主要研究成果如下:1)针对叠置含气系统特殊的成藏特征,提出了叠置含气系统煤层气直井合采试验方法,通过自主研发的叠置含气系统煤层气直井合采装置,能有效地模拟实际工程地质条件,可以对储层物性参数进行全方位的实时监测采集,为开展不同影响因素条件下的煤层气直井合采物理模拟试验提供有利手段。2)开展了不同储层压力梯度、不同井筒出口压力及不同井底流压梯度条件下的叠置含气系统煤层气直井合采物理模拟试验,揭示了直井合采过程中储层物性参数时空演化规律,结果显示,合采过程中储层间的流体能量差异性是导致层间干扰的主要原因,通过调节储层压力梯度、井筒出口压力及井底流压梯度能有效地减弱层间干扰的影响,提高煤层气合采产能。3)分析了煤层气直井合采过程中储层渗透率与有效应力、煤体温度和煤体变形间的耦合关系,储层渗透率受合采干扰煤层会在合采初期出现短暂上升阶段,这是由有效应力效应与基质收缩效应共同作用的结果。储层压力梯度、井筒出口压力及井底流压等因素会影响渗透率随温度及煤体变形而变化的耦合关系,增加储层压力梯度及井底流压梯度、减小井筒出口压力会延长有效应力对储层渗透率的影响作用时间。