煤层气是以煤层作为源岩、储集层和产层的一种非常规天然气。煤中有机质是煤层气生气的主要来源,煤中孔裂隙系统为煤层气吸附、扩散和渗流提供了场所和通道,然而煤本身具有较高的非均质性,使得煤层气储层的研究比常规油气藏储层要复杂得多。而岩石物理能为地球物理研究提供重要基础数据资料,是联系地质与地球物理的纽带与桥梁,可以有效地消除地震解释与反演结果的多解性,是促进地震解释和反演结果由定性到半定量到定量的基础。因而对煤储层的岩石物理特征研究不仅是寻找有利储层和高丰度气藏的重要手段,同时也可为煤层气开发技术的选择提供基础的地质依据,为煤层气勘探和开发提供地质保障。本文在对沁水盆地和顺地区煤层气有利区带的地质资料进行相关分析基础上,采集了不同煤矿井下煤样和顶、底板岩样进行了系统的实验测试,初步形成了在地层条件下的煤样采集、样品制备及测试分析等基本岩石物理参数测试技术,先测试了煤岩样的密度、孔隙度、渗透率等物性参数,然后通过应用MTS岩石物理参数测试系统对该区煤样进行岩石物理参数测试,获得该区煤层气有利区带储层岩石物理参数测试数据及其分布范围,进一步利用扫描电镜观察了煤样的微观结构,对其孔隙和裂隙结构特征进行了描述和分类,最后通过动态光弹法模拟地震波在煤储层中的传播过程,根据实验结果得到以下结论:(1)煤层和顶、底板岩层的储层物性有着明显不同的特征。(2)煤层与顶、底板岩层的纵横波速度与密度呈幂指数正相关关系,与压力呈二次多项式正相关关系;煤层的纵横波速度随着孔隙度增加有减小的趋势,两者相关性不高;顶、底板岩层的纵横波速度与孔隙度则具有明显的线性负相关关系。(3)煤层的杨氏模量、剪切模量、体积模量和拉梅常数等弹性参数与密度呈线性正相关关系,泊松比与密度呈线性负相关关系。(4)煤层与顶、底板岩层的的杨氏模量、剪切模量、体积模量、拉梅常数泊松比等弹性参数与压力呈二次多项式正相关关系,(5)在相同的应力状态下,煤层的抗压强度和动、静杨氏模量与顶、底板岩层有着明显差别。(6)煤层与顶、底板岩层的纵横波品质因子与压力呈二次多项式正相关关系。(7)煤层与顶、底板岩层的纵横波主振幅,纵横波主频之间存在差异。(8)煤层的纵横波主振幅与压力呈二次多项式正相关关系;随着孔隙度增大,煤层纵横波主振幅有减小的趋势,但相关性较差;煤层纵波主振幅与密度有线性正相关关系。(9)当压力从常压变化为20MPa时,煤层纵波主振幅的相对变化幅度为902%,煤层纵波品质因子的相对变化幅度184%,煤层纵波速度的相对变化幅度仅为10%,可见煤层的动力学参数比运动学参数对压力更敏感,煤层的纵波主振幅可以作为识别煤层的优选属性。(10)煤孔隙中气孔较发育,它是煤储层的主要储气场所,煤裂隙可以划分为内生裂隙和外生裂隙,它们是煤层气的运移通道。(11)煤层中的裂缝会使地震波在煤层传播过程中产生能量衰减。本论文总结了地层条件下煤岩岩石物理参数的变化规律和相关关系,这些关系模型构成了煤层气地震反演技术的岩石物理基础,为煤层气的预测提供了一种途径。