沁水盆地柿庄南地区煤储层具有低压、低渗、低饱和、高含气量的特点,煤层气井产能低的原因有地质因素,也有可能是由工程因素导致。本文以注氮提高煤层气采收率为目标,针对柿庄南3~#煤煤层气开展注氮实验和数值模拟研究。就工程因素而言,储层伤害和煤粉堵塞导致渗透率降低是产能低下的主要原因。通过室内实验,研究注氮时间、压力、温度和焖井时间等因素对煤岩渗透率的影响。结果表明:注氮诱导煤岩应力发生变化;煤岩渗透率在氮气注入后,先有一定幅度的减小,突然增大后最终达到稳定;煤岩注氮压力越大,渗透率提高效果越明显。另外,在实验中发现低温氮气对煤岩渗透性改善效果更为显著,注入氮气温度越低,注氮后煤岩的渗透率提升越大;氮气注入后,焖压时间对煤岩的渗透率也有一定的影响;煤岩渗透率先随焖压时间的增长而增大,随后增长幅度随时间逐渐减缓。采用Langmuir吸附曲线和Fick定律描述煤层气中的解吸和扩散过程,建立双孔介质模型。优选注氮吞吐次数、注氮速度、注氮总量、焖井时间等施工参数,对柿庄南煤层气井进行生产模拟。模拟表明煤层气井注氮有显著的增产效果,是有效的提产措施。注氮是煤层气增产措施之一,影响注氮增产效果的因素也不仅仅是本文涉及的几个因素。但本文试图通过室内实验及数值模拟,初步形成柿庄南地区煤层气直井注氮增产施工方案,对完善高阶煤的注氮增产技术是有益的尝试。