煤层气作为一种重要的非常规资源,在沁水盆地已经得到了商业开发。为了充分发掘煤层气井产能潜力、加深对煤储层的认识、提高煤层气井高产稳产周期,本文以沁水盆地柿庄南区块为研究区,以区块内生产井为案例井,对煤层气的地质和开发进行深入研究。首先,基于静态地质条件,分析煤层气井生产规律;其次,从储层压力和渗透率方面入手,评价煤层气生产过程中储层动态特征;再次,基于经典物质平衡方程和压力状态方程,刻画压降漏斗传播特征;最后以渗流理论为基础,建立了煤层气井排采制度定量优化模型。取得如下认识:静态方面,从断层控制、地应力及顶底板岩性之间配伍性、煤储层物性和排采制度的耦合关系等角度,分析柿庄南区块煤层气井产能差异大的原因,最终提出了构造控气、构造/压裂控水、产水控压、排采控产的煤层气井高效开发分析流程。动态方面,基于煤层气经典物质平衡方程建立了煤储层平均压力预测模型,与传统模型相比,该模型考虑了等效排采面积的动态变化以及煤储层自调节效应,使计算结果更加准确。此外,基于有效应力效应和基质收缩效应,评价储层渗透率动态特征。分别在单相水流阶段和气体解吸阶段定义特征压力,厘定煤层气生产过程中储层渗透率动态变化程度,进一步划分煤储层类型,并发现其与煤层气井产气量之间存在着显著的对应关系。结合储层压力和渗透率动态,将全区煤层气井的压降类型分为“快速下降型”、“中期稳定型”、“缓慢下降型”和“波动型”,分别对应渗透率的“上升型”、“反弹型”、“下降型”和“波动型”。结合压力状态方程和物质平衡方程,建立了考虑水力压裂的欠饱和煤储层压降漏斗传播半解析数学模型。该模型可以预测煤层气井生产初期的压降漏斗传播特征,在生产后期得到井间压力干扰边界。对于非正常生产的煤层气井,该模型可以预测伤害边界,为后续二次改造提供指导。根据压降漏斗的动态变化特征,对煤层气井的生产阶段进行定量表征,并基于渗流理论和渗透率动态特性,建立了不同排采阶段煤层气井的排采制度优化模型。利用模型可以计算得到不同排采阶段最大井底压力下降速率、累计产水量和最大日产气量,通过数值模拟和实例分析对模型进行了验证。若排采制度不合理,如井底压力下降快、产气量不受限制等,煤储层会受到不可逆的破坏,压降漏斗的扩展受限。该模型为煤层气井的高产稳产提供排采优化指导和理论依据。