当前,煤层气注气开发或CO₂煤层封存技术在国内外受到广泛关注。这该技术理论上不仅能有效提高煤层气采收率,而且由于煤对CO₂具有很强的吸附性,能够大量封存石化燃料产生的工业废气,以减少温室气体在大气中排放。数值模拟技术研究煤层气注气开发或CO₂煤层封存需要考虑煤层中多组分气体吸附/解吸、扩散运移等多个物理阶段。在一些商业煤层气数值模拟软件中,多组分气体吸附/解吸过程仍以扩展Langmuir为主,煤层基质中气体的扩散过程采用拟稳态单孔扩散模型和Fick扩散定律来描述。这些方法虽然简单,便于应用,但却存在很大局限性。以文献调研为基础,对煤中多组分气体吸附平衡进一步研究,分别采用目前应用较多的扩展Langmuir、理想吸附溶剂、二维状态方程预测混合气体吸附平衡。并与前人实验所测数据对比,分析不同模型的适用性。为了精确反映煤基质中多组分气体的扩散运移,考虑暗煤和沥青质煤中双峰和多峰孔隙分布特征,以及多元气体在多孔介质中扩散时不同气体分子之间的相互作用,建立了基于Maxwell-Stefan方程的双扩散模型,并采用二维状态方程计算多组分气体吸附平衡。通过隐式耦合迭代对整个扩散模型求解,得到基质自由相和吸附相气体浓度分布。基质双扩散模型与煤储层两相多组分渗流模型进行耦合,利用隐压显饱法(IMPES)求解,模拟了煤层气注气开发,多组分气体吸附/解吸、扩散、渗流过程,并预测出煤层气产能变化情况,从而为煤层气注气开发方案的编制提供借鉴。