我国煤层气开发产业化进展缓慢,低产井的普遍存在是造成这一局面的主要原因。相较于煤层气开发,煤系气开发具有多重技术优势,且前期工程实践表明将煤层气开发转变为煤系气开发能够显著提升气井产量,是推动我国煤层气开发产业化的重要途径。本文以管道流相关理论、煤层气地质学、油气渗流力学等理论为指导,以煤系气储层流体运移过程为研究对象,采用室内实验、理论分析与数值模拟相结合的方法,对煤系气开发过程中流体运移流态多样性和路径复杂性进行了系统研究,在此基础上探讨了相应的煤系气开发技术,并结合实例分析对各项技术的应用情况进行说明,得出以下结论:（1）采用自主研制的流型实验系统研究了裂缝气液两相流流型特征及其控制因素,结果显示两相流在不同条件下表现出多种流型,其中段塞流具有强扰动特征,最易引发排采阶段严重的储层速敏伤害;不同的气液流量、裂缝开度、壁面粗糙度和迂曲度以及压裂液性质将导致不同的流型分布和段塞流强度,煤系气开发过程中需要对上述参数进行优化进而抑制段塞流的形成。（2）采用自主研制的窜流实验系统研究了流体层间窜流规律,结果显示流体在层间压差作用下由低渗样与中渗样向高渗样窜流,使得各样品流体压力、流量均发生改变,而窜流的发生促使流体总流量增大;两相流阶段气体窜流优先发生并对液体窜流产生抑制,使得气体产出能力提升而液体产出能力先增大后降低,而低渗样与中渗样束缚水饱和度显著增大,不利于储层水锁伤害的防治;煤系气开发过程中,层间窜流容易导致低渗层气、液流体间歇式窜入高渗层并引发段塞流;通过降低压裂液表面张力和孔隙毛管压力能够降低各样品束缚水饱和度,且气体产出能力进一步增强,有利于各层协同高效产气。（3）建立了煤系气储层流体运移地质模型,将基质孔隙排水和两相流流型纳入流体运移过程,探讨了流体运移流态多样性。另外,建立了考虑层间窜流的煤系气储层流体运移数学模型,并通过数值模拟对单相流阶段的模型进行求解,结果显示窜流的发生将促使各储层协同降压且有利于气井产量提升;低渗层渗透率与岩石力学强度越低,窜流对流体产出的促进作用越显著,远井地带层间裂缝发育有利于气井产量的提升,而较低的排采强度有利于流体的持续高效产出。（4）基于流态与路径多样性对煤系气开发的工程启示,通过改造对象优化促进裂缝开度保持并提升高渗层渗透率,抑制段塞流并强化窜流对流体产出的促进作用;通过射孔与泵注程序优化,提升裂缝开度、迂曲度、裂缝与基质接触面积以及层间裂缝分布范围,抑制段塞流形成、促进气体扩散向渗流转变并强化窜流对流体产出的促进作用;采用低伤害压裂液促进基质孔隙排水并抑制段塞流形成,减缓水锁、速敏等储层伤害;采用多级配支撑砂降低裂缝壁面粗糙度并加强对微裂缝的支撑,防控段塞流的同时促进气体扩散向渗流的转变。排采阶段,通过降低排采强度促进吸附气解吸前储层水的排出,强化渗透率正效应、提升气体解吸连续性,同时减缓气体窜流对液体产出的抑制作用,实现对储层应力敏感、速敏和水锁伤害以及段塞流的防控,同时促进各层高效协同产气。本论文共有图100幅,表7个,参考文献246篇。