我国的煤层变质程度高,固定碳含量高,纳米级孔隙发育,吸附能力强,含气量高,但大孔隙和微裂隙不发育,宏观孔隙度低,渗透率低,扩散速率低,导致产量低,低效井比例高,严重影响煤层气整体开发效益,目前迫切需要针对中国煤储层的特点探索新技术和新方法,提高煤层气井产量和采收率。论文通过对我国煤层气开发现状调研及煤层气产出机理等研究的基础上,提出了一种新的提高煤层气采收率技术——火烧煤层技术,即利用注气井向煤层中注入空气,通过人工点火装置使煤层局部燃烧,利用井下温度和压力传感器等设备进行实时监测,最后达到提高煤层气采收率的目的。依据相关实验和理论,分析了火烧煤层技术提高煤层气采收率的机理、关键技术和可行性,建立了单层圆筒壁的稳态温度导热模型和以IAS多组分吸附理论为基础的CO₂驱气理论模型,进行了驱气效果模拟预测。通过研究温度和CO₂对火烧煤层提高煤层气采收率的作用机理,发现煤储层的吸附能力随着温度升高而降低;煤储层的解吸速率随着温度升高而增加;煤的扩散系数随着温度的升高呈线性增大趋势。CO₂则通过竞争吸附作用、筛滤置换作用和降压、增渗、促解吸作用等方面来提高煤层气采收率。以韩城矿区为例,采用控制变量法从温度和CO₂两个因素分别进行火烧煤层驱气效果的模拟研究发现:采收率增加幅度随温度的升高而增加明显;加热半径越大,采收率增加幅度越大。随着CO₂驱替半径的增加,采收率随之增加;随着CO₂浓度的增加,采收率增加幅度增大,但当CO₂浓度到达一定值后,随着其浓度的增加,其值呈现出降低趋势。