煤层气是一种优质洁净能源,其经济有效的开发对于获取清洁能源、改善煤矿作业安全和保护环境具有重要的现实意义。煤层气主要以吸附态赋存于煤岩基质微孔隙中,且煤层气的产出经历解吸-扩散-渗流三个过程。毋庸置疑,提高煤岩渗透性对煤层气有效开发至关重要。目前,我国大多数煤岩储层具有低孔、低渗、低压、低饱和等特征,常规增产改造和降压开发技术难于奏效。因此,基于“物质净移除-减量增产”的观点,利用高温热处理、氧化作用改造煤岩储层,提高煤层气采收率。论文主要以新疆托克逊黑山矿区侏罗系西山窑组煤(RO=0.61%)为研究对象,研究了高温热处理、氧化作用对煤岩渗透率的影响,明确了高温热处理提高煤岩渗流能力机理、氧化作用改善煤岩渗流能力机理、改善煤岩渗流能力的高温热处理与氧化作用协同机理,并展望了高温热处理与氧化作用的应用前景。明确了高温热处理提高煤岩渗流能力机理。高温热处理煤岩渗透率、力学性质测试实验表明,煤岩渗透率随热处理温度升高而增加,低于阈值温度TC(TC,LR=10℃~200℃,TC,HR=400℃~600℃),渗透率缓慢增加(增渗速率 vLR=0.008mD/℃,vHR=0.022mD/℃),高于Tc,渗透率大幅度提高(vLR=0.031mD/℃,vHR=0.327mD/℃);煤岩应力敏感性随热处理温度升高而增强。工业分析、扫描电镜和低温氮气吸附实验指出,高温热处理后,低于Tc煤岩仅发生水分散失,高于TC有机质热解逸出;煤岩比表面积和总孔体积增大;煤岩原生裂隙扩展和新裂隙生成,形成发达的裂隙网络。揭示了氧化作用改善煤岩渗流能力机理。氧化剂作用煤岩渗透率、溶蚀率和浸泡液性能参数测试实验表明,氧化后煤岩渗透率明显提高(KH2O2/K0=1.048~7.407,KClO2/K0=1.222~5.620),且碱性氧化剂的增渗效果优于酸性氧化剂;煤岩越致密,氧化剂浓度越高,氧化时间越长,增渗效果越显著。X射线衍射分析、扫描电镜、低温氮气吸附、红外光谱和润湿接触角测量实验指出,有机质、黄铁矿等还原组分易被氧化消耗,同时产生的H+、小分子脂肪酸等进一步溶蚀无机矿物组分;氧化后,煤岩产生大量微裂隙和溶蚀孔,煤岩表面缔合态羟基和羧基增多,表面水湿性变弱。探讨了改善煤岩渗流能力的高温热处理与氧化作用协同机理。对热处理后煤岩进行氧化剂处理,煤岩自吸能力增强使大量氧化剂快速进入基质内部、煤岩断裂韧性降低均有利于提高氧化改造效果。对氧化后煤岩进行热处理,煤岩结构重组使得阈值温度降低、煤岩力学强度降低均有利于增强高温热处理改造效果。展望了煤岩储层高温热处理与氧化作用的应用前景。高温热处理适合于高煤阶煤岩储层。氧化剂处理适合于低煤阶煤岩储层。氧化剂处理-高温热处理可应用于埋深1500~2000m以浅煤岩储层、低煤阶煤岩储层。高温热处理-氧化剂处理可应用于埋深1500~2000m以深煤岩储层、无水煤岩储层、高煤阶煤岩储层。