煤系气是指与煤系地层有关的煤层气、页岩气和致密砂岩气,统称煤系三气。我国石炭-二叠系地层广泛发育着煤层气、页岩气、砂岩气复合成藏的煤系气藏,对于该类气藏实施多层合采可有效提高单井产气量、储量动用程度、开采年限和产气率等。但目前煤系气的开采主要以煤层气为主,而对复合储层煤系气合采的研究与应用较少。煤系气在复合储层中的运移规律与在单一储层中不同,其不仅存在层内流动,还存在层间流动,并且两者耦合作用,其运移过程比在单一储层中的运移复杂得多。清楚、准确地认识煤系气在复合储层中的运移机理及规律是煤系气合采及产能预测的基础,也是当前煤系气合采亟需解决的关键科学问题。鉴此,本文采用理论分析、实验室试验和数值模拟的方法系统地研究煤系气在复合储层中的运移规律及机理,为实现煤系气合采产能的准确预测提供理论基础和指导。论文的主要工作与取得的主要结论如下:1)以体积不变假设为基础,结合火柴棍模型、弹性应力-应变等基本假设,建立了煤系气抽采过程中滑脱系数的动态演化模型,并揭示了滑脱系数的动态演化机理;采用控制变量法分析了滑脱系数随压力、初始渗透率、温度等的变化规律。研究结果表明,滑脱系数随孔隙压力的降低呈先增大后减小的变化趋势。其机理为孔隙变形受有效应力和基质收缩两方面影响,在孔隙压力降低初期,有效应力引起的孔隙变形大于基质收缩引起的孔隙变形,孔隙半径减小,滑脱系数增大,在孔隙压力降低后期,有效应力引起的孔隙变形小于基质收缩,孔隙半径增大,滑脱系数减小。2)在滑脱系数动态演化模型的基础上,建立了考虑动态滑脱效应的气体渗透率预测模型,并以东曲矿煤系气储层为对象,通过实验室试验验证了模型的正确性和优越性。所建立的考虑动态滑脱效应的气体渗透率预测模型,实现了只用弹性模量、泊松比、吸附常数等基本物理学参数对煤系储层气体渗透率的预测,弥补了已有模型存在模型参数获取困难,经验参数较多的缺陷,在煤系储层渗透率预测方面具有更好的理论意义和实际应用价值。通过对不同孔隙压力下煤、页岩和砂岩进行气体渗透率测试,并将考虑与不考虑动态滑脱效应的气体渗透率预测结果与试验结果进行比较,比较结果显示,在高孔隙压力阶段（大于2 MPa）两者预测结果差异不大,均与实测数据符合良好;在低孔隙压力阶段（小于2 MPa）,本文所建立模型考虑了动态滑脱效应的影响,其预测结果与实测结果符合度高于不考虑动态滑脱效应模型,进而验证了本文建立模型的正确性及优越性。3)基于垂向平衡假设、等效窜流层等基本假设,将煤系气在复合储层中的运移分为层内动态滑脱流（考虑动态滑脱效应的层内流动）和层间窜流（也有人称之为越流）两部分,以渗流力学中的达西定律为基础,建立了控制层内流动的层内动态滑脱流方程和控制层间窜流的等效窜流层流动方程。结合煤、页岩和砂岩层孔隙压力降低时的参数演化方程及煤系气合采时的边界条件、初始条件等,分别建立了煤-页岩、煤-砂岩及煤-页岩-砂岩复合储层煤系气合采渗流模型。4)采用COMSOL数值模拟软件,模拟研究了层内动态滑脱流、层间窜流及其耦合作用对煤系气合采储层压力分布的影响,并揭示了其随抽采时间、初始渗透率、层间渗透率比的变化规律。模拟结果表明:（1）考虑动态滑脱效应后砂岩层压降范围比不考虑时增大;砂岩层考虑与不考虑动态滑脱效应的压降范围差随抽采时间的增加而增大;砂岩层考虑与不考虑动态滑脱效应的压降范围差异率随初始渗透率的增加而减小。煤层、页岩层考虑与不考虑动态滑脱效应的压降范围差随抽采时间的增加先减小后增大;煤层、页岩层考虑与不考虑动态滑脱效应的压降范围差异率随初始渗透率的增加而减小。（2）对于煤-页岩复合储层,考虑层间窜流后煤层的压降范围比不考虑时减小,页岩层的压降范围比不考虑时增大;煤层、页岩层考虑与不考虑层间窜流的压降范围差随抽采时间的增加而增大;煤层、页岩层考虑与不考虑层间窜流的压降范围差异率随层间渗透率比的增加而增大,但增大幅度趋于平缓。对于煤-砂岩复合储层,考虑层间窜流后煤层压降范围比不考虑时增大,砂岩层的压降范围比不考虑时减小;煤层、砂岩层考虑与不考虑层间窜流的压降范围差随抽采时间的增加而增大;煤层、砂岩层考虑与不考虑层间窜流的压降范围差异率随层间渗透率比的增加而增大,但增大幅度趋于平缓。（3）对于煤-页岩复合储层,煤层、页岩层考虑层间窜流与层内动态滑脱流耦合作用（下文简称耦合作用）和层间窜流与层内动态滑脱流线性叠加（下文简称线性叠加）的压降范围差均随抽采时间的增加先减小后增大;煤层耦合作用与线性叠加的压降范围差异率差随层间渗透率比的增加而减小,页岩层耦合作用与线性叠加的压降范围差异率的差随层间渗透率比的增加先减小后增大。对于煤-砂岩复合储层,煤层、砂岩层耦合作用和线性叠加的压降范围差均随抽采时间的增加而增大;煤层耦合作用和线性叠加的压降范围差异率差随层间渗透率比的增加而减小,砂岩层耦合作用和线性叠加的压降范围差异率差随层间渗透率比的增加而增大。5)对东曲矿煤系复合储层煤系气采用单一煤层气开采与合采两种开发方式时的产能进行预测,分析了层间窜流、层内动态滑脱流及其耦合作用对煤系气合采产能预测的影响。结果表明:（1）对于东曲矿复合储层煤系气采用多层合采的方式开发可有效提高产能,抽采120 d后煤系气合采的产能比单一开采煤层气增加了48.16%。（2）考虑动态滑脱效应后,煤、页岩产能预测值较不考虑时减小,砂岩产能预测值较不考虑时增大,抽采时间越长,动态滑脱效应对产能预测的影响越大。（3）考虑层间窜流后,泥页岩和砂岩产能预测值较不考虑时减小,而煤层产能预测值较不考虑时增大,抽采时间越长,层间窜流对产能预测值的影响越大。（4）考虑耦合作用后,砂岩层、煤层产能预测值小于仅考虑层内动态滑脱流和仅考虑层间窜流,并且随抽采时间的增加差异逐渐增大;泥页岩产能预测值介于仅考虑层间窜流和仅考虑层内动态滑脱流之间。考虑耦合作用后东曲矿复合储层煤系气合采的总产能预测值较不考虑时减小。在复合储层煤系气合采产能预测时,若忽略了动态滑脱流与层间窜流的耦合作用的影响易出现实际产能低于预测值产能的现象,影响产能的准确预测。