煤储层能量是流体产出的动力,受多个参数影响,揭示排采过程中煤储层能量的动态变化规律和机理,对煤层气井排采制度优化具有重要意义。本文以滇东雨汪区块煤储层为研究对象,在阐明研究区地质背景和煤储层物性的基础上,利用驱替实验对煤层气井不同排采阶段进行了物理模拟。系统研究了不同阶段煤基质变形与时间、驱替压力、流量、渗透率和流体含量间的联动关系。在此基础上,改进了气体弹性能数学模型,基于煤体受力分析,建立了排采过程中煤基质弹性能相互转化的数学模型。定量计算了排采过程中气体弹性能、煤基质弹性能和煤基质膨胀变形能,分析了排采过程中煤储层能量演化特征及其与各参数间的变化规律,揭示了煤储层能量与排采调控参数及煤储层内部参数间的联动关系。研究发现,驱替压力具有促进流体运移和抑制流体解吸的双重作用。同一驱替压力下,煤基质变形率随时间变化符合朗格缪尔规律。实验范围内,煤基质变形率随驱替压力增加线性增大。当流体含量在一定范围内时,煤基质变形率的变化速率与驱替压力关系不明显;之后,氮气驱替过程中,煤基质变形率变化速率随驱替压力增大而增大,水驱替过程与之相反。氮气驱替过程中,各阶段煤基质变形率相差不大;渗透率随驱替压力增大而增大。水驱替过程中,煤基质变形率在初期占绝对优势;渗透率随驱替压力增大先减小后增大。水驱替气和气驱替水过程中,煤基质变形率及各参数变化规律与驱替流体单独作用时一致,与被驱替流体的变化规律相关性相对较弱。根据煤基质在驱替压力作用下的变形规律,初步提出了气、水共存时,储层压力中气压和水压数学模型。煤层气排采过程中,气体弹性能主要受驱替压力影响,游离态、吸附态和总气体弹性能均随驱替压力增加而增大,吸附态气体弹性能远高于游离态气体弹性能。气体弹性能的释放对流体在煤体孔裂隙中的运移具有促进作用;同时,煤基质膨胀变形对这种促进作用具有一定的抑制。煤基质膨胀变形能为煤基质弹性能的一种,两者随时间、含水饱和度、煤基质变形率和驱替压力的变化趋势相反。同一驱替压力下,渗透率随煤基质弹性能的增大和煤基质膨胀变形能的降低而增大。不同驱替压力下,渗透率受驱替压力双重作用的影响显著。排采过程中,井底压差时刻影响着煤储层内部参数的变化,煤储层内部参数的变化带动着煤储层能量不断变化,进而影响气、水产出,气、水产出又反过来作用于煤储层内部参数。煤储层能量和储层内各参数间互相关联,密不可分,整体上受井底压差调控。基于上述认识,构建了煤储层能量—煤储层内部参数—排采调控参数间的联动关系模型。该论文有图94幅,表12个,参考文献178篇。