本文以山西省沁县规划区为研究对象,结合深部和周边钻井资料,分析研究了3煤层的埋深和煤厚等空间特征以及深部储层参数值。在此基础上,对研究区3煤层进行了CO2驱替和封存数值模拟,探讨各因素在CO2深部煤层驱替煤层气过程中的影响机理,并采用蒙特卡洛随机模拟方法获得研究区具有统计学的目标值,对CO2产能增强和封存进行效果评价。结果表明,渗透率为初始值(0.01m D)时,CO2难以产生驱替和封存效果;当渗透率0.1m D时,CO2驱替情况下,平均煤层气产量为624.30m3/d,最大产气速率为1660.4m3/d,累计产气量达到33.71×105m3,最大注入速率为4959.5m3/d,累计CO2注入量为74.73×105m3;当渗透率进一步增大到0.986m D时,驱替效果非常理想。煤储层厚度对煤层气产量及二氧化碳封存量具有明显的正相关关系,随着煤层厚度的增加,CO2封存能力及驱替煤层气效果呈相应倍数增加。煤储层压力对煤层气产量及二氧化碳封存量具有明显的负相关关系,随着储层压力的增加,CO2封存能力及驱替煤层气效果明显降低。采用蒙特卡洛随机模拟的方法,获得如下统计数据,该地区潜在煤层气可采储量的期望值约为45.62×105m3。潜在煤层气可采储量介于40×105m3~90×105m3之间的概率为66.83%。潜在CO2注入量的期望值约为89.6×105m3。潜在CO2注入量介于60×105m3~120×105m3之间的概率为62.71%。84.50%的试验在从驱替结束至停产的整个时间之内CO2尚未突破,CO2突破时间介于5760d~6840d之间的概率为10.5%。