煤层气井排采过程中普遍存在煤粉产出现象,其侵入支撑裂缝多孔介质孔隙结构内,会导致气水渗流环境发生动态演变,直接影响煤层气井的连续稳定排采和产能提升。针对上述问题,本文采用数学模型、物理实验相结合的方法,对煤粉侵入对支撑裂缝渗透率及气水渗透性能的影响机制进行了系统地研究,主要结论如下:支撑裂缝渗透性能伤害实验结果表明:支撑裂缝渗透率随煤粉的持续侵入而不断衰减,且衰减速率逐渐减缓;随着侵入煤粉质量浓度的增大,其对支撑裂缝渗透率的伤害程度也增大;闭合应力与支撑裂缝渗透率呈负相关关系,且闭合应力对低质量浓度煤粉造成的渗透率伤害影响程度更为显著。在毛细管束模型及Carman-Kozeny公式的基础上,建立了煤粉侵入条件下的支撑裂缝渗透率时空演化模型,获得了支撑裂缝内煤粉及渗透率时空变化规律:随着煤粉不断侵入,支撑裂缝内悬浮煤粉质量浓度会快速攀升到峰值,随后保持不变,沉积煤粉体积分数不断增大,渗透率不断减小;煤粉沉积系数与弥散系数是影响支撑裂缝内煤粉分布规律及渗透率的重要因素;煤粉沉积系数越大,进入支撑裂缝的煤粉越少,其渗透率越大;弥散系数越大,进入支撑裂缝的煤粉越多,其渗透率越小。支撑裂缝气水渗透率伤害实验结果表明:随着煤粉不断侵入,支撑裂缝内气水相对渗透率均呈指数式减小,煤粉质量浓度与气水相对渗透率伤害程度呈正相关;煤粉粒径越大,其对支撑裂缝气水相对渗透率的影响越小;煤粉粒径、质量浓度一定时,气水流速越大,煤粉受到气水的拖曳力越大,其进入支撑裂缝的量就越多,导致其对气水相对渗透率的伤害程度越高;气水流速对煤粉的迁移作用与粒径有关,煤粉粒径越大,流速对气水相对渗透率的影响越显著。因此,为保证煤层气井持续、高效、长久地排采,应避免较高的排采速度。基于有效水力半径理论,建立了含煤粉支撑裂缝气水相对渗透率时空演化数学模型,分析了煤粉的运移特性、时空分布规律及其对气水相对渗透率的影响规律:气水比、气水流速以及煤粉粒径对支撑裂缝内煤粉分布的影响均存在临界位置;随着气水比增大,临界位置左侧的悬浮煤粉质量浓度及沉积煤粉体积分数随之减小,右侧其影响规律相反;气水比一定时,气水流速对沉积煤粉体积分数的影响与前者一致,但临界位置随着气水流速的增大沿煤粉运移方向移动,此时沉积煤粉是引起支撑裂缝孔隙率及气水相对渗透率变化的主要原因,导致各处的孔隙率及气水相对渗透率变化规律与沉积煤粉体积分数一致;随着煤粉粒径增大,支撑裂缝内沉积煤粉体积分数在临界位置左侧增大,右侧随之减小,粒径对支撑裂缝内各处悬浮煤粉质量浓度的影响不存在临界位置,其随粒径的增大而减小,此时比表面积成为影响支撑裂缝气水相对渗透率的主要因素;侵入煤粉粒径越大,支撑裂缝比表面积越小,同时支撑裂缝入口处与远端的孔隙率差值越大,二者综合效应导致支撑裂缝除入口处的绝大部分区域气水相对渗透率随之越大,而入口处出现气水相对渗透率随煤粉粒径紊乱变化的情况。不同排采制度导致煤粉在支撑裂缝内的运移特性不同,通过考虑煤粉运移与沉积的支撑裂缝渗透率及气水相对渗透率时空演化模型,能够分析煤粉运移特性对气水渗透率的影响,指导现场采用合理的排采制度及防煤粉堵塞措施,提高煤层气井排采效率。