本论文在对阜新煤田的地质、储层条件研究的基础上,选取阜新盆地刘家煤层气勘探区和东梁矿的两组中煤级样品,采用IS-100等温吸附仪开展了注CO₂等混合气体置换CH₄的实验研究。针对两组样品,分别开展了单组分气体（CO₂,CH₄和N₂）吸附实验,二元混合气体（80%CO₂+20%CH₄,20%CO₂+80%CH₄,50%CO₂+50%N₂）的吸附和解吸实验,以及纯CO₂和混合气（80%CO₂+20%N₂,20%CO₂+80%N₂）置换甲烷三个系列的实验。在实验各个阶段均采用气相色谱分析法测试了各系列实验中游离相浓度的变化,并利用扩展兰氏方程和相分离原理,计算了吸附、解吸和置换过程中混合气体中吸附相的变化规律,进一步分析了混合气体的吸附、解吸和混合气体（包括纯CO₂）置换CH₄的机理。论文对我国的中煤级样品开展了注气置换的实验室模拟研究,该项研究不仅丰富了我国注CO₂等混合气体置换CH₄从而提高煤层气采收率的理论,同时也为二氧化碳深埋技术提供了一定的理论基础。单组分气体的吸附实验结果表明,三种气体对煤的吸附性能从强到弱依次为CO₂,CH₄和N₂。二氧化碳具有比甲烷更高的吸附能力,这也是用二氧化碳来置换甲烷气体的主要原理之一。刘家样较东梁样的吸附能力强主要是因为刘家样的镜质组和壳质组含量较高而灰分和矿物质含量较低造成的。二元混合气体的吸附解吸实验结果表明,煤总是先吸附吸附能力强的气体,同时总是先解吸吸附能力弱的气体,二元混合气体的吸附和解吸过程中均出现了明显的CO₂气体置换CH₄气体现象。比较两组样品发现,CH₄和CO₂二元气体中CH₄的解吸速率、解吸率和单位压降下的解吸率均取决于样品对不同气体组分的气体分离因子和组分中CO₂的相对比例。CO₂相对于CH₄的分离因子越高,组分中CO₂的比例越高,则CH₄的解吸速率和单位压降下的解吸率就越高。总结三个系列实验的结果,影响注CO₂气体置换CH₄的四个主要因素包括:（1）混合气体组分中CO₂含量越高,越有利于置换。纯组分CO₂的置换效果最好,CO₂含量大于80%后就会取得明显的置换效果。（2）置换时,注入CO₂或混合气体的压力点不能高于该混合气体中CO₂组分的临界压力,否则将起不到置换的效果,本实验中最高注入压力为5.6MPa。（3）间断式注气的置换效果明显要优于连续性注气的方式。（4）用于置换的CO₂对CH₄气体分离因子越高,煤储层的置换效果越好。