精确刻画煤层气藏基质系统孔隙内气水分布特征是正确评价气体从基质系统向微裂隙系统传输能力的必要前提。在煤层气漫长的地质演化过程中,煤岩有机组分的热氧化程度、沉积环境、地质埋藏历史均会影响煤岩基质孔隙发育特征与气水分布。因此,开展不同煤阶煤岩基质孔隙发育特征研究很有意义。常规煤层气藏开发理论仍以浓度差为驱动力的Fick扩散理论描述气体从基质系统向微裂隙系统的传质过程,然而煤层气主要成分为甲烷,内部没有形成浓度差,与此同时Fick扩散未能考虑实际煤岩中气水分布,因此有必要重新探讨适合于描述气体从基质系统向微裂隙系统的传输机理。井间干扰是提高煤层气开发效率的有效手段,煤层气井压力传播规律的准确把握是其必要前提,有助于量化煤层有效解吸区域,动态储量预测等,进而为实时调整开发方案提供技术支撑。正确认识煤岩微观基质孔隙发育特征与宏观微裂隙内压力传递过程及二者之间气体传输机理,有助于掌握煤层气井开采特点,制定合理的生产制度,提高煤层气开发效果。首先,研究漫长地质演化过程中煤岩微观孔隙发育过程,着重考察地层水在基质孔隙中赋存状态,完成对原始煤储层微观气水分布的刻画。区别于以往研究的固-气系统,本文基于煤储层微观气水分布,认为煤层气的解吸与传输过程受到固-气与固-液系统的综合影响,并建立了适用于气孔的固-气界面与适用于植物组织孔的固-液界面孔隙传输模型。评价了Fick扩散理论对描述煤基质系统向微裂隙系统传质的局限性,比较了浓度差驱动的Fick扩散模型与压差驱动的窜流模型的传输能力,发现不论窜流还是Fick扩散,解吸气总能短时间内进入微裂隙,揭示了制约解吸气从煤基质向微裂隙系统渗流能力的主控因素是气体解吸难易程度,而非基质系统表观渗透率。然后,评价了生产过程中煤岩微裂隙中可能出现的流态并量化研究了各自的压力传递速度。单相水的压力传递速度最快,其次为单相气,气水两相流的压力传递速度最慢。根据煤储层压力传递与煤层气井产出之间的关系,建立了适用于未压裂与压裂煤层气直井的解吸区预测模型。煤层解吸能力越强,引发的“供给增压”效果越明显,会延缓压力传递速度、限制解吸区扩展。结合解吸区扩展与产气量之间的关系,建立了耦合解吸区扩展与气水两相产能方程的产能预测方法。提出了以解吸区最大化为目标函数的排采制度优化方法,能够指导现场实际生产,形成提高开发效率的排采制度优化建议。最后,考虑到通过室内实验或现场测试,煤层物性的精准标定存在较大难度,提出了一系列结合气藏工程方法与煤层气藏压力传播过程的煤层气生产数据分析方法,通过煤层气井特定生产阶段的产能数据即可确定关键煤层物性。基于压力传递与煤层流体相变特征,建立了适用于煤层气井排水阶段、气水两相流阶段的生产数据分析方法。还建立了适用于煤层气井的气水两相渗透率曲线预测方法,能够为煤层物性参数确定、煤层气井产量准确预测提供理论方法。