目前,传统油气日益枯竭但市场对能源的需求却依然很大。加快煤层气的勘探与开发,对于缓和能源紧张状况、减少环境污染具有重大意义,也符合国家“十三五”规划中提出的构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系的要求。在我国油气田开采的过程中,一大部分油气井时常发生层间窜流等问题,导致油气井过早见水甚至油井报废的情况,这对油气田产量和经济效益产生巨大损失。底水油气藏开采发现,现场窜流问题主要是井内的第二接触面(即水泥环与地层结合部位,简称二界面)处发生的窜流。对井内二界面处形成的泥饼的分析和研究将会是认识和规避窜流的主要方向。本文将煤层气井隔水层与水泥环之间的第二接触面统一简称为隔水层界面,它是联系上部煤层气与下部底水的狭窄通道,该处界面受到底水的长期侵蚀和煤层气的渗透。井内压力差和底水动力形成的窜流动力以及与其接触的界面物质的变化规律是底水沿隔水层界面上窜过程机理研究的基础,研究在窜流动力底水沿着隔水层界面上窜过程,对于探索底水沿界面上窜理论以及指导煤层气井安全开发具有重要意义。泥饼的溶蚀破坏是发生底水窜流的主要原因,本文首先研究了泥饼的性质以及泥饼结构,发现泥饼本身特性是影响底水窜流通道形成的重要内在因素。除了界面处泥饼本身的特性外,油气藏开采时底水的动力和生产压差等各种底水能量是推动底水发生上窜的外界动力。一方面,泥饼形成过程使其本身就存在着不同程度的缺陷,在压力的驱动作用下,底水进入泥饼裂隙内流动,改变泥饼中原有的化学和力学平衡,增大底水与泥饼颗粒的接触面积,使底水与泥饼矿物之间的反应可以持续进行;另一方面,底水与泥饼矿物之间的物理化学反应扩大了泥饼孔隙的结构,形成了稳定的底水运动的通道,导致泥饼界面渗透性能的改变,直接影响底水的运动状态。在综合归纳前人的研究资料的基础上,结合现场开采情况,采用理论分析和实验模拟相结合的手段与方法,运用化学、力学等多学科交叉知识,围绕隔水层界面处窜流通道形成和底水上窜的过程开展了以下几个方面研究:对煤层气的储运和产出机理进行阐释来了解窜流的底水对煤层气产出的阻碍并总结窜流动力的来源主要是底水水动力和生产压差;对隔水层界面处泥饼本体及界面组成系统的研究发现泥饼的组成成分和它的结构是导致泥饼被破坏以致发生后续的窜流过程的基本前提和根源;分析从煤层气井现场所取的底水成分,分析底水对泥饼物质的溶解、对溶解产物的扩散迁移等用导致的泥饼孔隙扩大、延伸并贯通而成的窜流通道;结合现场问题和实验室内条件,制作合适的仿煤层井筒并建立模拟井内窜流过程的室内探索模型来模拟实验,发现在一定范围内窜流动力对底水上窜有促进作用,但随着窜流通道的形成这种作用力效果逐渐减弱。