本文应用煤层气地质学、岩石力学、流体力学、油藏工程和渗流力学等学科的理论和方法，充分调研分析前人已有科研进展和成果，研究了煤层气储层中煤层气的生成、储集、运移和产出机理，根据概括的地质模型，运用油藏数值模拟方法和数值方法，考虑我国低压、低渗透煤层气储层地质条件下的三维气、水两相渗流以及裂缝中煤层气气体的扩散，建立了非均质各向异性双重介质煤层气储层直井开采的数学模型，详细推导了该模型的全隐式求解方法，编制了计算程序，结合沁水盆地一口井的试井资料和生产动态数据，运用编制的程序对该井进行历史拟合和产量预测，从而检验了本文理论，方法及所编制的计算程序的准确性和可靠性，分析了煤层气直井的开采机理、不同渗透率和不同井底压差条件下煤层气直井井组开采的产能；根据已有的数值模拟软件ECLIPSE，分析了煤层气多分支水平井的开采机理，研究了煤层气藏多分支井分支长度，分支间距，分支数目、分支角度和分支布井位置对煤层气藏多分支井开采产能的影响，提出了煤层气多分支井设计的原则并对分支参数进行了优选。