中国煤矿区碎软煤层赋存层位多、分布面积广,煤层气含量高、资源丰度高,储层压力低、储层渗透性差、突出危险性大,煤体力学强度低、钻进和成孔困难,因此碎软煤层属于典型的强吸附难抽采易突出煤层。研究碎软煤储层开发地质条件对气井产能的约束机理和影响规律,对于优化煤层气开发井型优选和井网,制定储层改造和气井增产措施,有效窥避这类煤储层区的煤层气勘探开发风险,推动碎软煤储层区煤层气产业和煤炭工业安全发展等,具有重要的理论指导意义。论文以沁水煤田晋城矿区赵庄井田和淮北煤田宿东矿区芦岭井田为研究对象,在梳理和分析井田煤层气地质背景、煤储层物性特征和开发现状的基础上,通过煤系与煤体结构解剖、样品采集与测试实验,重点分析了赵庄井田3~#煤层和芦岭井田8~#+9~#+10~#煤层储层地质特征和含气量之间的关系、影响煤层气富集和气井产量的开发地质因素,模拟预测了基于煤层气井产能的不同开发地质条件与开发工程适配性,优化了煤层气开发井网。取得的主要研究成果如下:(1)构建了赵庄井田斜坡带构造热变质和水力闭合叠加煤层气富集模式。将赵庄井田划分为浅部背斜西翼富集区、深部向斜东翼富集区、浅部过渡型区3种煤层气分布模式。浅部单斜富集区煤层气相对较为富集,含气性仅次于深部平缓单斜富集区;深部单斜富集区有利于煤层气富集,但由于埋深增加渗透率降低,不利于煤层气开采;浅部过度型区中等的构造变形有利于改善煤储层渗流条件,不利于煤层气富集,但有利于煤层气开发。构建芦岭井田逆冲推覆带前缘弯滑褶皱富气模式。芦岭井田煤层气富集受沉积环境、构造特征变形、水文地质条件和煤储层物性井田的综合控制,可划分为3种煤层气分布模式:平缓单斜断层发育水文封闭性差逸散区,平缓单斜断层不发育水文封闭性优富集区,陡峭单斜断层发育水文封闭性优逸散区。(2)对比赵庄井田、芦岭井田储层物性与开发地质条件,分析两者差异性,以及差异性对煤层气开采的影响。认为与芦岭井田的相比,赵庄井田煤储层孔隙连通性差,主应力与裂缝垂直,储层压力小,有效解吸量小,碎软煤厚度占比高。这些特征是导致赵庄井田煤层气含量高,但有气难采的原因。井田内碎软区煤层气开发地质模型共有4类,分别为富气单斜型、富气转折端型、含气单斜型、含气复杂型。(3)提出活性水压裂液伴注液态二氧化碳或伴注液态氮气工艺优于常规的活性水压裂工艺。阐明了碎软煤储层条件下煤层气开发关键技术的制约因素,碎软煤含量高的井,无论渗透率高低,产气效果均不佳;碎软煤含量少的井,即使渗透率低,选择合适的开发方案依旧可以取得理想的产气效果。影响水平井开采的主要因素是工程部署与地质条件的适配性。通过比较相同工程措施不同碎软低渗透煤储层类型煤层气井产气量特征发现:碎软煤含量是影响煤储层直井开采的重要因素,碎软煤含量过高导致压裂效果差,以至于产气量差;碎软煤含量低,即使储层渗透率低也可通过压裂增透的措施提高渗透率,达到高产的目的。是否压裂是影响水平井产气量和产气时间的关键因素,只要选择与地质情况相匹配的开发工艺就可以达到高产的目的。在碎软煤储层区普遍含气量高,选择碎软煤含量较少的位置布井,可以有效的调高单井产量。(4)运用CBM-SIM软件,模拟芦岭产气量高的两口井,两口井15年的日产气量分别介于268.82~1592.65m~3/d、168.01~1427.22m~3/d之间,15年排采累计产气量分别为351.04×10~4 m~3、271.36×10~4 m~3,250m×300m的井距在15年生产期内产量高峰到来时间较早和平均产量较高。